胡 敏

(1.四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程系，四川 德陽 618000；2.德陽市建材環(huán)保資源化工程技術(shù)研究中心，四川 德陽 618000)

0 前 言

磷石膏是生產(chǎn)磷肥中間產(chǎn)品磷酸的廢渣和磷酸生產(chǎn)中用硫酸處理磷礦時(shí)產(chǎn)生的固體廢渣。目前，絕大部分磷石膏被當(dāng)作廢物丟棄，排出的磷石膏廢渣占用大量土地，而且堆場投資大、運(yùn)營費(fèi)高，浪費(fèi)了寶貴的硫資源，并且污染環(huán)境。

因此，全面推進(jìn)磷石膏安全堆存、大力發(fā)展磷石膏綜合利用，是調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向、構(gòu)建環(huán)境友好型工業(yè)體系的重要舉措，也是解決磷石膏大量堆存造成環(huán)境污染和安全隱患的根本策略，為增強(qiáng)我國磷化工行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供重要方向[1]。

1 德陽地區(qū)磷石膏現(xiàn)狀

德陽是全國五大磷礦基地之一，磷化工普遍易帶來磷石膏污染。由于歷史原因和生產(chǎn)水平制約的影響，德陽地區(qū)綿竹、什邡一帶堆積大量磷石膏，約1 300萬t磷石膏都是來源于這一帶的磷礦，截至2017年，德陽市磷石膏堆存總量已超過3 000萬m3，圖1～5[2]為各堆場現(xiàn)狀。圖1為某集團(tuán)14 ha的渣堆，氟化物含量達(dá)到了802 mg/L，渣堆與周邊村落相距最近約100 m，緊鄰河道；圖2為某磷化工廠磷石膏渣堆，位于某江岸，占地18 ha，氟化物含量約為190 mg/L，生產(chǎn)區(qū)與某地震安置房小區(qū)一墻之隔；圖3為某磷礦化工廠磷石膏渣堆，與農(nóng)田僅相隔10 m；圖4為四川某集團(tuán)磷石膏渣堆，占地32.9 ha，氟化物含量約為277 mg/L，水流緊貼磷石膏渣堆流過；圖5為某工業(yè)園區(qū)內(nèi)磷石膏渣堆,體量巨大。

圖1 四川某集團(tuán)14 ha的渣堆

圖2 某磷化工廠磷石膏渣堆

圖3 某磷礦化工廠磷石膏渣堆

圖4 四川某集團(tuán)磷石膏渣堆

圖5 某工業(yè)園區(qū)內(nèi)磷石膏渣堆

所有磷石膏渣的浸出液都含有氟化物、重金屬等有害化學(xué)物質(zhì)，由于氟化物含量較高，超過一半的磷石膏樣品，屬于危險(xiǎn)固體廢物[3]，而這些屬于危險(xiǎn)固體廢物的渣堆的處置和管理都不符合國家標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響著當(dāng)?shù)氐乃Y源，而且部分磷石膏含放射性物質(zhì)，會對周邊社區(qū)造成放射性污染。四川省什邡市、綿竹市當(dāng)?shù)氐奈寮掖笮土谆て髽I(yè)所產(chǎn)廢渣，實(shí)驗(yàn)室的檢測結(jié)果如表1所示。

表1 德陽磷石膏化學(xué)組成 %

2 德陽磷石膏綜合利用措施

2.1 政策措施

2005年以來，什邡市停止審批產(chǎn)生磷石膏的生產(chǎn)項(xiàng)目，綿竹市限期關(guān)閉了一批污染企業(yè)；兩地嚴(yán)格落實(shí)磷石膏渣場“三防措施”，并支持企業(yè)加快磷石膏綜合利用。針對磷石膏堆場可能造成地下水污染的問題，什邡市已對磷石膏堆場下游群眾實(shí)施了集中生活供水。不斷推進(jìn)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，淘汰落后產(chǎn)能，加強(qiáng)對現(xiàn)有磷石膏渣場的環(huán)境監(jiān)測和依法監(jiān)管，做好防護(hù)措施，繼續(xù)加快磷石膏綜合利用，定期監(jiān)測地下水質(zhì)。

2.2 石膏建材

石膏建材產(chǎn)品具有輕質(zhì)隔熱、節(jié)能保溫、阻燃防火、施工方便、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，在建筑行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)，化學(xué)副產(chǎn)石膏代替天然石膏進(jìn)入石膏新材產(chǎn)品已成為趨勢。化學(xué)副產(chǎn)石膏巨大的使用領(lǐng)域就是墻體材料，主要有紙面石膏板、石膏砌塊和石膏基干混砂漿等產(chǎn)品。目前，僅四川房地產(chǎn)項(xiàng)目(超過80%以上是框架結(jié)構(gòu))開發(fā)年竣工面積超過4 000萬m2。在新材產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)輻射范圍(一般為100～200 km距離)的成都、德陽和綿陽三個(gè)中心城市每年房地產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目超過2 000萬m2。計(jì)算為填充墻體材料(石膏新型墻體材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域)年使用量為4 000萬m2以上，年增加使用量約20%。按照我國城鎮(zhèn)化建設(shè)目標(biāo)，這樣的發(fā)展速度還將持速20年以上的時(shí)間，這為石膏新型墻體材料提供了巨大發(fā)展空間。

隨著黏土磚在城市逐步禁用以及墻體材料輕質(zhì)隔熱、節(jié)能保溫、綠色環(huán)保等性能要求的提高，墻體材料的造價(jià)有了大幅度提高。目前大多數(shù)高層建筑充填墻成墻價(jià)在60～100元/m2，現(xiàn)行石膏砌塊產(chǎn)品生產(chǎn)銷售價(jià)35～45元/m2，這為石膏新型墻體材料發(fā)展提供了經(jīng)濟(jì)可行性。

近幾年，石膏砌塊在川西地區(qū)的生產(chǎn)和使用發(fā)展迅速。目前在成都、綿陽和德陽三地區(qū)已經(jīng)形成石膏砌塊年產(chǎn)銷能力200萬m2以上，年消耗建筑石膏粉(幾乎全部采用磷石膏作為原料生產(chǎn)的建筑石膏粉)15萬t左右。但每個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模都不大，生產(chǎn)設(shè)備簡易，以手工澆筑為主，一般年產(chǎn)量不到10萬m2；按2011年國家產(chǎn)業(yè)政策對石膏砌塊生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)方式都屬于“限制類”和“淘汰類”[4]。目前石膏砌塊年產(chǎn)25～30萬m2石膏砌塊機(jī)組已經(jīng)很成熟，機(jī)械化自動化程度也比較高，產(chǎn)品質(zhì)量可以得到很好的控制。這為石膏建材產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展提供了廣闊空間。

2.3 公路路基填料

德陽市與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)合作研制特種膠凝材料，對磷石膏廢料進(jìn)行改良，應(yīng)用于公路建設(shè)的路基及基層填料，經(jīng)質(zhì)量測試及行車試驗(yàn)，在工程強(qiáng)度、穩(wěn)定性上具有可行性，并在縣道古什路到旌陽區(qū)德新鎮(zhèn)改線段進(jìn)行試驗(yàn)，路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性均保持較好，達(dá)到了工程建設(shè)的預(yù)期效果，下一步將以此為填料修建幾百公里的鄉(xiāng)村公路。用磷石膏改良土作為路基填料，比傳統(tǒng)填料的成本節(jié)約大于10元/m2。

2.4 利用工業(yè)園區(qū)集中處理磷石膏

由于德陽地區(qū)磷石膏產(chǎn)出量巨大，新型墻體材料需求量大，同時(shí)規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)不足，為德陽地區(qū)規(guī)?；幚砹资嗵峁┝吮憷麠l件。為此，德陽地區(qū)集中規(guī)劃建設(shè)了磷石膏處理大型項(xiàng)目。

1)某公司啟動4 500 kt/a磷石膏綜合利用災(zāi)后重建工程，一期1 200 kt/a磷石膏建材制品項(xiàng)目，該項(xiàng)目位于什邡市洛水鎮(zhèn)靈杰工業(yè)集中發(fā)展區(qū)，計(jì)劃占地700畝(1畝≈666.67 m2)，建成后其生產(chǎn)能力為：80萬t/a建筑石膏粉、9 000萬m2/a紙面石膏板、100萬m2/a石膏空心砌塊、1億塊/a磷石膏建筑石膏磚、10萬t/a磷石膏水泥緩凝劑、2萬t/a粘結(jié)石膏。項(xiàng)目總投資：37 592.47萬元。

2)某公司為了保證磷石膏綜合利用項(xiàng)目能夠順利實(shí)施，與某新型建材公司聯(lián)合成立新型建材公司[5]，利用公司的技術(shù)優(yōu)勢，雙方緊密型合作，建設(shè)國內(nèi)單線規(guī)模最大(年產(chǎn)20萬噸建筑石膏粉生產(chǎn)線和一條年產(chǎn)100萬m2石膏砌塊聯(lián)合生產(chǎn)線)、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的磷石膏綜合利用示范生產(chǎn)線。

3)某集團(tuán)為了綜合利用磷石膏，成立了專門的營運(yùn)機(jī)構(gòu)，專業(yè)進(jìn)行磷石膏綜合處理。

3 結(jié) 論

磷石膏堆存量大，處理有一定成本，需要國家相關(guān)政策支持；磷石膏處理形式多樣，處理技術(shù)已趨成熟，但還需開發(fā)新技術(shù)；磷石膏處理應(yīng)采取集中化、規(guī)?；绞?，利于大量處理，同時(shí)具有經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。