楊躍華，舒藝周

（云南云天化國(guó)際化工股份有限公司，云南昆明 650113）

磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程排出的固體廢棄物，主要成分為CaSO4·2H2O，并含有五氧化二磷、氟及游離酸等，部分地區(qū)的磷石膏還含有鐳等放射性元素。中國(guó)對(duì)副產(chǎn)磷石膏主要以堆存的形式處理，不僅占用土地，而且污染環(huán)境。因此，磷石膏的綜合利用是根治磷石膏污染的最佳出路［1］。

1 中國(guó)磷石膏資源化利用方式

中國(guó)作為世界上第一大磷肥生產(chǎn)國(guó)，同時(shí)也是第一大磷石膏副產(chǎn)國(guó)，每年排放磷石膏約5000萬(wàn)t，并且正以每年15%的速率增長(zhǎng)。早在20世紀(jì)50年代，中國(guó)就開(kāi)始從事磷石膏綜合利用技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)工作。目前，中國(guó)磷石膏資源化利用方式主要有以下幾個(gè)方面：1）水泥行業(yè)。磷石膏替代天然石膏應(yīng)用于水泥行業(yè)的研究已有很長(zhǎng)時(shí)間的歷史，主要包括磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥、制水泥緩凝劑及水泥礦化劑等。2）建材行業(yè)。主要是用磷石膏來(lái)生產(chǎn)建筑石膏、墻體材料以及新型建筑材料的研究。3）化工行業(yè)。用磷石膏生產(chǎn)硫酸銨、硫酸鉀和替代硫酸調(diào)控磷酸二銨（DAP）養(yǎng)分，能將磷石膏中含有的豐富的硫元素充分利用。4）農(nóng)業(yè)。磷石膏作為土壤調(diào)理劑用來(lái)改良土壤，并且在植物栽培中為作物提供養(yǎng)分。5）其他。用于礦坑充填以及筑路。又由于磷石膏的主要成分是二水硫酸鈣，有研究用其提取硫酸鈣晶須［2］。

雖然中國(guó)在磷石膏的利用方面取得了一定成績(jī)，但綜合利用力度仍顯不夠。況且磷石膏質(zhì)量參差不齊，不同產(chǎn)地、不同批次的磷石膏成分及物理性能波動(dòng)很大，給綜合利用帶來(lái)一系列問(wèn)題，致使很多磷石膏再利用技術(shù)尚不完善［3］。

2 云南省磷石膏利用現(xiàn)狀

云南省磷石膏每年排放量占全國(guó)1/5左右，由于沒(méi)有找到利用磷石膏的有效途徑，長(zhǎng)期以來(lái)以堆存為主，目前累積存放量為9000萬(wàn)t。根據(jù)《云南省新型工業(yè)化化學(xué)工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》確定的目標(biāo)，到2020年磷酸（85%）產(chǎn)量為500萬(wàn)t，將副產(chǎn)磷石膏2300萬(wàn)t，如不加以很好地利用，磷石膏累計(jì)堆放量將達(dá)到3億t。磷石膏是否資源化已成為云南省磷復(fù)肥行業(yè)能否實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵［4］。

在國(guó)家“十二五”工業(yè)節(jié)能減排四大約束性指標(biāo)中，磷石膏綜合利用目標(biāo)要達(dá)到30%左右，這對(duì)于目前磷石膏綜合利用率不到15%、磷石膏排放量非常大的云南省來(lái)說(shuō)壓力巨大，必須花大力氣推動(dòng)磷石膏的綜合利用［5］。

云南省磷石膏含有大量SiO2，將含有大量SiO2的磷石膏作為制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的主要原料時(shí)，對(duì)水泥的生料配制、反應(yīng)條件控制及設(shè)備要求非?？量?，且能耗較高，所以為更好地將磷石膏應(yīng)用到制酸聯(lián)產(chǎn)水泥項(xiàng)目中，云南省各單位近幾年致力于探討利用磷石膏制酸燒制水泥的新工藝。同時(shí)，為加快磷石膏綜合利用的步伐，近年來(lái)云南省做了許多有益探索，為大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用磷石膏奠定了良好基礎(chǔ)。云南云天化國(guó)際化工股份有限公司為尋求磷石膏資源化利用的方向和技術(shù)，將40 t磷石膏送到澳大利亞RBS公司，利用該公司石膏生產(chǎn)線將磷石膏煅燒配制成粉刷石膏、黏結(jié)石膏、地坪石膏、陶瓷模具石膏等產(chǎn)品［5］。下屬的云峰分公司和紅磷分公司分別將磷石膏用于當(dāng)?shù)剞r(nóng)田土壤改良和作過(guò)磷酸鈣產(chǎn)品的養(yǎng)分調(diào)節(jié)劑等，均獲得成功。2010年，云南云天化國(guó)際化工股份有限公司引進(jìn)投資建成了2000萬(wàn)m2紙面石膏板項(xiàng)目，引進(jìn)戰(zhàn)略投資建設(shè)磷石膏制建材示范項(xiàng)目，與昆明理工大學(xué)合作開(kāi)發(fā)的磷石膏制磚技術(shù)也正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化實(shí)施。云南富強(qiáng)高新材料有限責(zé)任公司利用煅燒脫水工藝技術(shù)建成了云南省第一個(gè)利用磷石膏生產(chǎn)水泥緩凝劑的生產(chǎn)裝置，年產(chǎn)能達(dá)到30萬(wàn)t。

據(jù)了解，接下來(lái)云南省各家磷肥企業(yè)和各家科研機(jī)構(gòu)，將以磷石膏綜合利用為前提，搭建磷石膏資源化、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，進(jìn)一步加快磷石膏資源綜合利用步伐，不斷探索和發(fā)展磷石膏資源的利用效率，努力改善發(fā)展環(huán)境。

3 針對(duì)目前云南省磷石膏資源利用的思考

3.1 存在的問(wèn)題

磷石膏在綜合利用過(guò)程中主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：1）綜合利用力度不夠。政府對(duì)磷石膏排放企業(yè)監(jiān)管力度不夠，企業(yè)在沒(méi)有經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)的前提下缺乏綜合利用的積極性。2）缺乏技術(shù)合作交流。省內(nèi)研究磷石膏利用的單位較多，但各單位之間交流溝通極少，這必將導(dǎo)致部分技術(shù)重復(fù)研究或者資料匱乏等現(xiàn)象出現(xiàn)，也會(huì)影響各單位的研發(fā)力度。3）各地磷石膏成分差異較大。云南省內(nèi)各地磷石膏質(zhì)量參差不齊，成分差異較大，給綜合利用帶來(lái)一系列問(wèn)題。如少量磷石膏中放射性元素含量超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，若未經(jīng)處理就進(jìn)行綜合利用，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果；磷石膏中含有游離的磷酸和硫酸等酸性物質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致磷石膏pH較低，易使建筑構(gòu)件和生產(chǎn)設(shè)備腐蝕［6］。4）磷石膏利用技術(shù)尚不完善。近年來(lái)，云南省在磷石膏資源化利用方面取得了許多成果，但是多數(shù)工藝仍然需要對(duì)磷石膏進(jìn)行處理，不僅能耗高，而且會(huì)給環(huán)境帶來(lái)二次污染，加重環(huán)境承受力。目前，有些技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，但產(chǎn)品性能及工藝路線仍需要進(jìn)一步改善。

3.2 相關(guān)建議

3.2.1 管理方面

1）完善磷石膏的管理機(jī)制。政府應(yīng)給予大力支持，從產(chǎn)業(yè)政策的高度，制定適合云南省磷石膏資源化管理的相關(guān)法規(guī)和政策，可通過(guò)國(guó)債項(xiàng)目、專(zhuān)項(xiàng)資金等形式。制定相關(guān)獎(jiǎng)懲措施，引導(dǎo)企業(yè)關(guān)注磷石膏，提高企業(yè)對(duì)磷石膏資源化利用的意識(shí)，從而加大磷石膏綜合利用的力度［6］。

2）制定磷石膏相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。為防止磷石膏污染環(huán)境，針對(duì)磷石膏排放、堆放技術(shù)、循環(huán)水處理等，結(jié)合云南省磷石膏排放量及各地磷石膏成分特征，制定相應(yīng)的指標(biāo)及技術(shù)規(guī)范，對(duì)磷石膏進(jìn)行無(wú)害化處理［7］。

3.2.2 技術(shù)方面

根據(jù)云南省磷復(fù)肥行業(yè)的情況，建立以云南云天化國(guó)際化工股份有限公司為主的云南省磷石膏應(yīng)用開(kāi)發(fā)中心，培養(yǎng)磷石膏開(kāi)發(fā)利用技術(shù)隊(duì)伍，以技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，把資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，不斷推動(dòng)磷石膏的開(kāi)發(fā)利用。主要可從以下幾個(gè)方面開(kāi)展工作。

1）加強(qiáng)各方合作。加強(qiáng)各企業(yè)間磷石膏利用經(jīng)驗(yàn)交流，加強(qiáng)企業(yè)與科研單位、設(shè)計(jì)單位和設(shè)備制造企業(yè)的合作，主動(dòng)與國(guó)外相關(guān)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)搭接，積極引進(jìn)適合云南省磷石膏處理技術(shù)及工藝，并迅速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

2）加大成熟技術(shù)的推廣。云南省各企業(yè)應(yīng)將目前較為成熟的磷石膏利用技術(shù)推廣應(yīng)用，并擴(kuò)大應(yīng)用范圍，減少磷石膏堆存的壓力。例如磷石膏生產(chǎn)石膏粉、磷石膏生產(chǎn)紙面石膏板工藝以及磷石膏作為筑路材料的技術(shù)。

3）加大研發(fā)力度，加深傳統(tǒng)技術(shù)的研究。①利用磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)。該技術(shù)將消耗大量磷石膏，且能很好地將磷石膏中的硫資源回收利用，減輕中國(guó)硫資源匱乏的負(fù)擔(dān)，是磷石膏綜合利用最有潛力的項(xiàng)目。但是，由于云南省磷石膏硅含量過(guò)高的特殊性，生產(chǎn)時(shí)需加入大量天然石膏或鋁質(zhì)元素來(lái)調(diào)節(jié)配料，且生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)液相，造成反應(yīng)困難等現(xiàn)象，導(dǎo)致磷石膏利用率不高，生產(chǎn)時(shí)難于控制。因此加大對(duì)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝的研發(fā)，必須從配料、反應(yīng)條件控制、設(shè)備選型等方面進(jìn)行全面研究，以尋求最佳工藝路線。②磷石膏用于建材方面的研究。隨著云南省建筑業(yè)的發(fā)展，對(duì)建筑材料的需求越來(lái)越大，利用磷石膏生產(chǎn)建筑材料將會(huì)消耗大量磷石膏，減輕磷復(fù)肥行業(yè)的負(fù)擔(dān)。但是，目前磷石膏建材性能不穩(wěn)定，質(zhì)量參差不齊，故今后的發(fā)展中，磷石膏制建筑材料的研究也將是一個(gè)重大課題。③磷石膏用于農(nóng)業(yè)方面的相關(guān)技術(shù)研究。可進(jìn)一步研究利用磷石膏作為土壤改良劑，將其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用發(fā)揮到最優(yōu)。

4）拓寬對(duì)磷石膏的研發(fā)思路。①?gòu)脑搭^做起，盡可能控制磷礦石質(zhì)量。研究表明，不同生產(chǎn)企業(yè)、不同批次的磷石膏的化學(xué)組成略有不同，這主要與磷酸生產(chǎn)工藝條件控制和磷礦石的品種有關(guān)。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)磷礦石和磷石膏質(zhì)量的研究，特別是加強(qiáng)有害雜質(zhì)和放射性元素的檢測(cè)及控制。且各企業(yè)應(yīng)選擇合適的磷酸生產(chǎn)工藝，在提高磷、氟等資源回收的基礎(chǔ)上，既提高了磷石膏的質(zhì)量，為磷石膏綜合利用打好基礎(chǔ)，也將避免磷石膏資源化時(shí)造成二次污染。②提取磷石膏中含量較高的元素。針對(duì)云南省磷石膏硅含量較高的特性，可適當(dāng)考慮對(duì)其中的硅進(jìn)行處理，而且云南省部分地區(qū)磷石膏重金屬含量較高，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，可以考慮對(duì)其中的重金屬進(jìn)行提取。

3 結(jié)語(yǔ)

磷石膏的治理和利用問(wèn)題是一個(gè)世界性的難題，中國(guó)每年磷石膏的產(chǎn)生量巨大。云南省作為中國(guó)磷石膏產(chǎn)量較高的省份，每年磷石膏產(chǎn)量與開(kāi)采的石膏量大體相當(dāng)，如果能把磷石膏替代天然石膏全部資源化利用，將為子孫后代留下寶貴的財(cái)富。

［1］王玉江，吳濤，吳杰.磷石膏改良鹽堿地的研究進(jìn)展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（17）：7413-7414.

［2］楊榮華，宋錫高.磷石膏的凈化處理及制備硫酸鈣晶須的研究［J］.無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2012，44（4）：31-34.

［3］武薇，童雄.磷石膏的綜合利用及開(kāi)發(fā)前景［J］.濕法冶金，2010，29（3）：139-142.

［4］余映宏.云南省磷石膏利用的一點(diǎn)思考［J］.建材發(fā)展導(dǎo)向，2005，3（6）：68-70.

［5］李文潔.云南磷石膏綜合利用要打組合拳［N］.中國(guó)化工報(bào)，2011-04-21（4）.

［6］魏大鵬，陳前林，金沙，等.磷石膏的工業(yè)應(yīng)用及研究進(jìn)展［J］.貴州化工，2009，34（5）：22-25.

［7］張永志.重視磷石膏的綜合利用促進(jìn)磷肥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展［J］.磷肥與復(fù)肥，2009，24（2）：11-13.