關于云南省磷石膏利用的思考

楊躍華，舒藝周

（云南云天化國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。中國對副產(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 中國磷石膏資源化利用方式

中國作為世界上第一大磷肥生產(chǎn)國，同時也是第一大磷石膏副產(chǎn)國，每年排放磷石膏約5000萬t，并且正以每年15%的速率增長。早在20世紀50年代，中國就開始從事磷石膏綜合利用技術的研究與開發(fā)工作。目前，中國磷石膏資源化利用方式主要有以下幾個方面：1）水泥行業(yè)。磷石膏替代天然石膏應用于水泥行業(yè)的研究已有很長時間的歷史，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］。

雖然中國在磷石膏的利用方面取得了一定成績，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很大，給綜合利用帶來一系列問題，致使很多磷石膏再利用技術尚不完善［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1/5左右，由于沒有找到利用磷石膏的有效途徑，長期以來以堆存為主，目前累積存放量為9000萬t。根據(jù)《云南省新型工業(yè)化化學工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》確定的目標，到2020年磷酸（85%）產(chǎn)量為500萬t，將副產(chǎn)磷石膏2300萬t，如不加以很好地利用，磷石膏累計堆放量將達到3億t。磷石膏是否資源化已成為云南省磷復肥行業(yè)能否實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵［4］。

在國家“十二五”工業(yè)節(jié)能減排四大約束性指標中，磷石膏綜合利用目標要達到30%左右，這對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說壓力巨大，必須花大力氣推動磷石膏的綜合利用［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，對水泥的生料配制、反應條件控制及設備要求非?？量?，且能耗較高，所以為更好地將磷石膏應用到制酸聯(lián)產(chǎn)水泥項目中，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，為加快磷石膏綜合利用的步伐，近年來云南省做了許多有益探索，為大規(guī)模開發(fā)利用磷石膏奠定了良好基礎。云南云天化國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，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?shù)剞r(nóng)田土壤改良和作過磷酸鈣產(chǎn)品的養(yǎng)分調(diào)節(jié)劑等，均獲得成功。2010年，云南云天化國際化工股份有限公司引進投資建成了2000萬m2紙面石膏板項目，引進戰(zhàn)略投資建設磷石膏制建材示范項目，與昆明理工大學合作開發(fā)的磷石膏制磚技術也正在進行產(chǎn)業(yè)化實施。云南富強高新材料有限責任公司利用煅燒脫水工藝技術建成了云南省第一個利用磷石膏生產(chǎn)水泥緩凝劑的生產(chǎn)裝置，年產(chǎn)能達到30萬t。

據(jù)了解，接下來云南省各家磷肥企業(yè)和各家科研機構，將以磷石膏綜合利用為前提，搭建磷石膏資源化、產(chǎn)業(yè)化技術創(chuàng)新平臺，進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 針對目前云南省磷石膏資源利用的思考

3.1 存在的問題

磷石膏在綜合利用過程中主要存在以下幾個問題：1）綜合利用力度不夠。政府對磷石膏排放企業(yè)監(jiān)管力度不夠，企業(yè)在沒有經(jīng)濟利益驅(qū)動的前提下缺乏綜合利用的積極性。2）缺乏技術合作交流。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，這必將導致部分技術重復研究或者資料匱乏等現(xiàn)象出現(xiàn)，也會影響各單位的研發(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，給綜合利用帶來一系列問題。如少量磷石膏中放射性元素含量超出國家標準，若未經(jīng)處理就進行綜合利用，可能導致嚴重的后果；磷石膏中含有游離的磷酸和硫酸等酸性物質(zhì)，會導致磷石膏pH較低，易使建筑構件和生產(chǎn)設備腐蝕［6］。4）磷石膏利用技術尚不完善。近年來，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)工藝仍然需要對磷石膏進行處理，不僅能耗高，而且會給環(huán)境帶來二次污染，加重環(huán)境承受力。目前，有些技術已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，但產(chǎn)品性能及工藝路線仍需要進一步改善。

3.2 相關建議

3.2.1 管理方面

1）完善磷石膏的管理機制。政府應給予大力支持，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法規(guī)和政策，可通過國債項目、專項資金等形式。制定相關獎懲措施，引導企業(yè)關注磷石膏，提高企業(yè)對磷石膏資源化利用的意識，從而加大磷石膏綜合利用的力度［6］。

2）制定磷石膏相關的技術指標。為防止磷石膏污染環(huán)境，針對磷石膏排放、堆放技術、循環(huán)水處理等，結合云南省磷石膏排放量及各地磷石膏成分特征，制定相應的指標及技術規(guī)范，對磷石膏進行無害化處理［7］。

3.2.2 技術方面

根據(jù)云南省磷復肥行業(yè)的情況，建立以云南云天化國際化工股份有限公司為主的云南省磷石膏應用開發(fā)中心，培養(yǎng)磷石膏開發(fā)利用技術隊伍，以技術創(chuàng)新促進產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，把資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟優(yōu)勢，培育新的經(jīng)濟增長點，不斷推動磷石膏的開發(fā)利用。主要可從以下幾個方面開展工作。

1）加強各方合作。加強各企業(yè)間磷石膏利用經(jīng)驗交流，加強企業(yè)與科研單位、設計單位和設備制造企業(yè)的合作，主動與國外相關企業(yè)進行技術搭接，積極引進適合云南省磷石膏處理技術及工藝，并迅速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

2）加大成熟技術的推廣。云南省各企業(yè)應將目前較為成熟的磷石膏利用技術推廣應用，并擴大應用范圍，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。

3）加大研發(fā)力度，加深傳統(tǒng)技術的研究。①利用磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術。該技術將消耗大量磷石膏，且能很好地將磷石膏中的硫資源回收利用，減輕中國硫資源匱乏的負擔，是磷石膏綜合利用最有潛力的項目。但是，由于云南省磷石膏硅含量過高的特殊性，生產(chǎn)時需加入大量天然石膏或鋁質(zhì)元素來調(diào)節(jié)配料，且生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)液相，造成反應困難等現(xiàn)象，導致磷石膏利用率不高，生產(chǎn)時難于控制。因此加大對磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝的研發(fā)，必須從配料、反應條件控制、設備選型等方面進行全面研究，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，對建筑材料的需求越來越大，利用磷石膏生產(chǎn)建筑材料將會消耗大量磷石膏，減輕磷復肥行業(yè)的負擔。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重大課題。③磷石膏用于農(nóng)業(yè)方面的相關技術研究。可進一步研究利用磷石膏作為土壤改良劑，將其在農(nóng)業(yè)中的應用發(fā)揮到最優(yōu)。

4）拓寬對磷石膏的研發(fā)思路。①從源頭做起，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。應加強對磷礦石和磷石膏質(zhì)量的研究，特別是加強有害雜質(zhì)和放射性元素的檢測及控制。且各企業(yè)應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上，既提高了磷石膏的質(zhì)量，為磷石膏綜合利用打好基礎，也將避免磷石膏資源化時造成二次污染。②提取磷石膏中含量較高的元素。針對云南省磷石膏硅含量較高的特性，可適當考慮對其中的硅進行處理，而且云南省部分地區(qū)磷石膏重金屬含量較高，在經(jīng)濟條件允許的情況下，可以考慮對其中的重金屬進行提取。

3 結語

磷石膏的治理和利用問題是一個世界性的難題，中國每年磷石膏的產(chǎn)生量巨大。云南省作為中國磷石膏產(chǎn)量較高的省份，每年磷石膏產(chǎn)量與開采的石膏量大體相當，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富。

［1］王玉江，吳濤，吳杰.磷石膏改良鹽堿地的研究進展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，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］.無機鹽工業(yè)，2012，44（4）：31-34.

［3］武薇，童雄.磷石膏的綜合利用及開發(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思考［J］.建材發(fā)展導向，2005，3（6）：68-70.

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

［6］魏大鵬，陳前林，金沙，等.磷石膏的工業(yè)應用及研究進展［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磷肥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展［J］.磷肥與復肥，2009，24（2）：11-13.