磷石膏的综合利用现状及建议--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

磷石膏的综合利用现状及建议

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：郭磊

[导读] 摘要：磷石膏是湿法磷酸生产的副产物。当前，全世界磷石膏年产量已超过3亿吨，综合利用率约10%；国内磷石膏年产生量约7000万吨，占工业副产石膏年产量的70%，综合利用率约40%，磷石膏堆存量超过5亿吨。

        中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵州省贵阳市 550081
        摘要：磷石膏是湿法磷酸生产的副产物。当前，全世界磷石膏年产量已超过3亿吨，综合利用率约10%；国内磷石膏年产生量约7000万吨，占工业副产石膏年产量的70%，综合利用率约40%，磷石膏堆存量超过5亿吨。目前，磷石膏已经成为制约磷化工行业可持续发展的重要环保问题，开发技术经济可行的资源化利用途径，是解决磷化工行业发展瓶颈问题的必要手段。
        关键词：磷石膏；综合利用；现状及建议
        1.磷石膏的产生及现状分析
        我国磷石膏产能巨大，区域分布不平衡的情况非常突出。根据调查，就云南、贵州、四川、湖北四个省的磷石膏产量占据全国的73%。预计到2022年，我国磷石膏产量预计能够达到约7300万吨的产量，综合利用率也有望达到43%左右。
        目前，国内大型磷肥企业多采用湿法排渣，在河谷筑坝，修建管道收集回用水循环利用；小型磷肥企业多采用干法排渣，平地堆存。由于磷石膏产量巨大，综合利用产品市场容量有限，短期内无法充分利用，只能露天存放，给磷化工企业带来了较高的堆场建设成本和运行维护成本。2019年4月，生态环境部发布《长江“三磷”专项调查整治实施方案》，其中磷石膏储存成为了当中三项重点之一。因此，综合利用的准入门槛，使磷石膏的综合利用势在必行。
        2.磷石膏的综合利用情况分析
        磷石膏的综合应用领域涉及化学工程与技术、环境科学与技术、园艺学、农业资源利用、应用经济学、建筑学六大领域（见图1）。目前，国内磷石膏的利用途径主要集中在建材行业、工业和农业。

        图1
        2.1在农业上的应用
        磷石膏含有作物生长所需的硫、磷、钙、硅等营养物质，可广泛应用于缺硫土壤和喜钙、喜硫作物；磷石膏是酸性的，可作为土壤改良剂，有效改善土壤理化性质和土壤微生物的生存条件，提高作物产量。
        不过，磷石膏在农业上应用时，应该要密切关注其金属元素的迁移途径和放射性。同时，将其作为土壤改良剂时，必须考虑铜、锌、镉、铀等元素在土壤中的迁移及其对土壤的副作用。因此，如何控制和降低磷石膏的健康风险将是今后磷石膏在农业领域应用的重点研究内容。
        2.2在建材行业的应用
        我国正处于快速发展时期，对建材的需求非常庞大，建材行业在消耗工业废料方面具有独特的优势。目前，国内许多学者对磷石膏在建筑材料中的应用进行了大量深入的研究。李冰冰[1]等在低温煅烧磷石膏中加入缓凝剂和发泡剂制备轻质墙体材料，研究了缓凝剂、水灰比和发泡剂对磷石膏试块强度和轻量化的影响。磷石膏试块经7d抗压强度和抗折强度分别为4.6mpa和2.2MPa。扫描电镜分析表明，磷石膏试块的气孔合格，结晶质量良好。俞坚[2]等通过添加5%-20%石灰和0-10%工业废粉煤灰改性普通磷石膏。结果表明，改性磷石膏代替天然石膏/脱硫石膏作水泥缓凝剂，对水泥性能无不良影响，终凝时间延长，对水泥28d抗压强度有一定的积极影响。
        2.3在化工方面的应用
        当前，我国每年的硫酸铵产量基本上维持在600-800万吨，目前生产硫酸铵都是用碳酸铵溶液去处理天然石膏，从而得到硫酸铵溶液，并经浓缩、结晶等工序后，获得硫酸铵产品。
        包纬军等[3]发现在氨介质体系中磷石膏能吸收CO2生成碳酸钙和硫酸铵，在高温高压条件下，增加初始氨水浓度以及原料N/S可以提高碳酸化反应转化率。潘志权等[4]用磷石膏与氨水、二氧化碳反应，制备出硫酸氨，并研究了实验因素对转化率的影响。研究表明：在25℃，反应时间1.5h，氨碳摩尔比1.15：1，液固摩尔比2.5：1，加入批次为3次，硫酸氨转化率可达到99.08%。
        因此，利用磷石膏生产硫酸铵是磷石膏综合利用的有效途径。在解决磷石膏储存问题的同时，既可以实现硫资源的二次利用，又可以节约利用天然石膏资源，保护环境。
        3.磷石膏的综合利用建议
        从上面的分析中我们可以看出，当前磷石膏资源化利用的市场前景非常广阔，可以应用于农业、建材、化工等领域。从长远发展来看，我国对磷肥的需求不会减少，因此磷石膏的排放量不会减少，未来磷石膏堆存问题仍然十分严重。此外，我国基础设施已基本建成，水泥行业产能过剩，所以在水泥行业使用磷石膏未必能长期解决其堆存问题。在化工领域，也存在产能过剩的问题。在土壤改良方面，磷石膏中的有害元素可能会污染水源和土壤。基于此，为了提高磷石膏的利用率，同时能够实现绿色发展，本文提出了以下几点建议：
        3.1加强对磷石膏制硫酸联产水泥的研究
        我国硫磺消费量很大，但资源严重短缺，对进口的依赖性很大。因此，要大力开展磷石膏生产硫酸联产水泥的研究，努力实现硫资源回收利用的技术突破，以有效缓解我国目前对进口依赖过大的局面；同时，要生产水泥熟料，减少石灰石矿资源的开采。如此才能有效解决硫资源短缺的问题，缓解磷石膏的积累，而且也可以有效避免工业生产对环境的巨大压力。
        3.2开拓思路，走多污染协同处置的路径
        在磷石膏的利用方面，可以基于区域产业结构和物流，建立和维护固体废物回收利用链网络，系统开展固体废物回收过程环境安全控制技术研究。通过建立工业固体废物生态链，实现固体废物的再生利用，这样不仅可以提高企业生产资源的利用率，而且可以在很大程度上实现资源的优化利用。例如，用固体废物代替原生矿物，可以有效地减少对环境的负面影响。构建工业固体废物生态链，走多污染协同处置之路，是解决该地区固体废物污染、提高资源利用效率的有效途径。
        3.3需要国家政策的大力支持
        要想彻底解决磷石膏的储存和资源利用问题，就需要国家相关政策的支持。建议将磷石膏综合利用产品纳入减免税产品范围，充分调动生产企业的积极性。同时，可以适当加大对优质建筑石膏粉的研发、生产投资和扶持力度，适当调整建筑标准中再生石膏粉的使用，并进一步完善工业副产品石膏标准体系。另外，还要加快磷石膏及相关产品和应用标准的编制和修订，加大磷石膏的应用力度。
        结束语
        总之，磷石膏的综合利用是一个非常值得关注的问题，当前业界对该问题的探讨也是比较多的。而近年来随着我国投入大量人力、物力对磷石膏进行研究，也已取得了很多实质性、突破性的进展。但是，当前的研究还存在一些不足的地方，需要我们不断更新技术和装备，以提高磷石膏的整体利用水平，促进我们国家磷石膏的利用，减少对进口的依赖。同时，在在磷石膏的综合利用推进过程中，还需要进行全面系统调研，因地制宜开发适合企业发展的综合利用途径。
        参考文献：
        [1]李兵兵，李建锡，陈思功，李云峰.磷石膏制备轻质墙体材料试验研究[J].硅酸盐通报，2012.
        [2]俞坚，郭程铭，毛裕均.改性磷石膏用作水泥缓凝剂的试验研究[J].新型建筑材料，2015.
        [3]包纬军，赵红涛，李会泉，等.磷石膏加压碳酸化转化过程中平衡转化率分析[J].化工学报，2016.
        [4]潘志权，余露，张汉平，等.磷石膏制备硫酸铵的工艺[J].武汉工程大学学报，2013.