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磷石膏综合利用:基础应用两端发力

发布时间:2018-10-19来源:中国化工报点击量:443
磷石膏是我国问题最大最严重的固体废弃物。据统计,我国去年磷石膏年产生量为7500万吨,当年综合利用率约为38.67%。目前磷石膏资源化利用受多种因素影响,相当长时期内还不能做到“吃干榨净”。业内人士认为,磷石膏综合利用技术亟待颠覆性突破,应加大技术、政策及资金的支持力度,基础和应用两端同时发力,从根本上解决这一国际性技术难题。

  “剪刀差”仍存

  每年新增5000万吨

  郑州大学化工与能源学院、国家钙镁磷复合肥技术研究推广中心教授汤建伟介绍,磷石膏是湿法磷酸生产过程中副产品,每生产1吨磷酸大约副产4.5~5.5吨磷石膏。

  “全世界每年排放的磷石膏达1.5亿吨以上,近20年来,我国随着高浓度磷复肥及湿法磷酸发展,磷石膏呈剧增趋势,累计堆存量已超过5亿吨。而瓮福、开磷、云天化等企业均超过了300万吨/年。”汤建伟说,我国磷石膏去年利用量达到2900万吨,同比增加约200万吨,利用率占当年新产生量的38.67%,同比上升2.16%。

  汤建伟告诉记者,目前全球每年副产磷石膏约1.8亿~2亿吨,累计堆放量达56亿吨,且每年还要新增1.1亿~1.5亿吨,新增数量在2025~2040年期间还将会翻倍。

  中国磷复肥工业协会副总工程师叶学东认为,磷石膏的产生量与磷肥产量特别是高浓度磷肥产量呈正相关关系,随着农业对磷肥需求量的减少,未来磷石膏产生量会进一步下降;而磷石膏的利用量、利用率则会呈逐年上升态势。

  “然而,磷石膏产生量的增幅与利用量增幅的‘剪刀差’依然存在,每年新增堆存的磷石膏仍近5000万吨,环境风险和压力依然巨大。”叶学东说。

  途径单一

  资源化利用未果

  近年来,随着行业集中度的进一步提高,磷肥产业向资源产地集中的趋势越来越明显,随之而来的磷石膏堆放问题也越来越突出。

  磷石膏综合利用主要途径仍是制备水泥缓凝剂、生产石膏建材产品。“由于我国水泥行业产能严重过剩,水泥缓凝剂用量随着水泥产量下降而减少;磷石膏生产石膏建材产品的附加值低,市场难以扩大,规模难以提高;磷石膏利用途径虽呈多样化,但结构性矛盾依然存在。”重庆大学建筑石膏研究课题组教授彭家惠说。

  磷石膏之所以难以进行大规模资源化利用,既有地域上的原因,也有技术上的难点。叶学东认为,区域之间发展不平衡,磷肥企业大都地处偏远,远离消费市场,高额的物流费用增大了产品成本,削弱了磷石膏综合利用产品的市场竞争力;技术支撑能力不足,缺乏大量化、先进适用的利用技术。目前很多企业的磷石膏库已接近服务期,一些地方也已明确表示不再新批建设磷石膏堆场,在现有的技术条件下,如果磷石膏不能做到100%利用,许多企业将面临磷石膏无处可堆的困境。

  创新不足

  基础端应用端同发力

  彭家惠认为,磷石膏基础研究投入不够,应用研究缺乏针对性;对磷石膏杂质的研究多简单停留在组成上,而对杂质形态、结构、分布的研究则非常欠缺。关于杂质在磷石膏胶结材和水泥的水化、硬化过程中的作用以及对硬化体结构的影响等问题缺乏系统、深入的基础研究,以至于如何准确定量评估磷石膏质量、如何有针对性地消除杂质对磷石膏的有害影响以及怎样有效地利用磷石膏等一系列问题得不到可靠的理论指导。另外,对磷石膏晶型、磷石膏品质稳定性等认识不足,也严重影响了磷石膏资源化工作的进程。

  磷石膏综合利用已关系到磷肥企业生存与发展。汤建伟表示,磷石膏大量综合利用技术已取得突破,消纳磷石膏掺量达到50%,具有良好体积稳定性与耐久性,抗硫酸盐侵蚀性能优于普通硅酸盐水泥,但对其缓凝机理,水化机理及界面结构研究还存在争议;相对应的施工技术和工艺研究还十分缺乏,存在强度倒缩问题,涉及产业结构调整目录,一时难以推广应用;磷石膏用于改良盐碱性土壤也受国家相关规定影响,难以推广实施。

  汤建伟建议,国家应建立专项资金或重点研发计划,鼓励技术创新和加大基础性、共性技术研发力度。特别是要重点研发磷石膏清洁、适用预处理技术,节能、环保、高效的煅烧技术和设备,磷石膏制硫酸联产水泥(石灰)技术,磷石膏制备高强石膏的技术和装备以及量大、资源化利用的新途径。他还建议应组织制修订有关磷石膏综合利用产品的技术标准、应用标准、技术规程和规范,促进磷石膏综合利用产业和市场的规范化、标准化。

  中国建筑材料联合会石膏建材分会秘书长杨再银也同样表示,工业副产石膏的综合利用需要积极争取国家政策支持,将更多的副产石膏产品列入税收优惠目录;还要加强跨行业合作,鼓励标杆企业的带头作用,加大副产石膏利用的技术创新力度。

  叶学东表示应加大关键共性技术特别是大量化利用技术的研发力度,如开发磷石膏制备Ⅱ型无水石膏;加快磷石膏制备“超硫酸盐水泥”“硫铝酸盐水泥”技术研发和推广;磷石膏制备机喷抹灰石膏;加强磷肥与水泥行业的联合,利用磷石膏中硫酸钙的钙元素与水泥熟料中碳酸钙耦合,实现钙、硫元素的循环利用。

  企业是磷石膏大规模资源化利用的主力军。叶学东建议,政府主管部门对于长期从事工业副产石膏资源化利用,特别在磷石膏大规模资源化利用领域的技术创新作出突出成绩的企业加大扶持力度,如从贷款贴息、科研立项、人才引进、科研平台建设等多领域进行全方位的支持。

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