我國是全球第一的磷肥生產(chǎn)大國，但磷石膏實際利用率僅有30%，堆存量已超過3億t，并且每年新增堆存量5000萬噸，新增占地超過4000公頃。大量磷石膏的堆存除占用大面積土地外，還可能帶來粉塵、地下水和土壤污染等環(huán)境問題以及滑坡等災害，成為制約磷肥行業(yè)發(fā)展的一大瓶頸，如何綜合利用磷石膏是我國乃至世界亟待解決的問題。
1、我國磷石膏綜合利用的主要途徑
（1）磷石膏替代天然石膏生產(chǎn)水泥緩凝劑
水泥緩凝劑是水泥生產(chǎn)中的添加劑，使用量為水泥質(zhì)量的3%-5%。我國水泥行業(yè)所用的緩凝劑原料大部分為天然石膏，且消耗量與日倶增。
用磷石膏取代天然石膏生產(chǎn)水泥緩凝劑，能夠相應地降低水泥的生產(chǎn)成本，具有廣闊的市場前景。磷石膏制水泥緩凝劑主要包括磷石膏預處理、煅燒、收塵及成球4個環(huán)節(jié)。
1958年，日本建成第一個大規(guī)模生產(chǎn)裝置，韓國、菲律賓分別建有1套20萬噸/a、15萬噸/a的生產(chǎn)裝置。
國內(nèi)現(xiàn)已有安徽銅陵化學工業(yè)集團有限責任公司、江西貴溪化肥有限公司等十余家企業(yè)興建了生產(chǎn)裝置，每年可消化磷石膏超過250萬噸。
我國2015年水泥產(chǎn)量已達到23億t，石膏消耗量較大，因此磷石膏替代天然石膏生產(chǎn)水泥緩凝劑可作為提高磷石膏綜合利用率的有效途徑。
（2）磷石膏制備建材
磷石膏經(jīng)預處理可制成紙面石膏板、纖維石膏板、空心砌磚和粉刷石膏，此類產(chǎn)品具有良好的溫度調(diào)節(jié)性、絕熱性能，并具有易于施工、質(zhì)量輕和美觀等特點，被大量用于裝飾材料中，具有較好的市場前景和推廣價值。
在日本、德國和韓國等國家，大量磷石膏被用來代替天然石膏制取紙面石膏板、纖維石膏板、麥草石膏板等石膏板材，我國在此方面的研究開始于20世紀70年代，目前已有銅陵化學工業(yè)集團有限公司、中國建材集團等單位建設(shè)了磷石膏制紙面石膏板生產(chǎn)線。
在實際生產(chǎn)中，由于磷礦來源不同，雜質(zhì)較多，對建材產(chǎn)品影響較大，一定程度上限制了磷石膏的資源化高效利用，比如石膏中的磷會造成板材凝結(jié)性能延緩、強度降低，氟化物引起凝結(jié)時間縮短、抗折強度降低，難溶性有機物導致產(chǎn)品質(zhì)量和強度下降等。
（3）磷石膏制取土壤調(diào)理劑
我國土壤正在加速酸化，pH<5.5的酸性耕地面積從30年前的7%上升到目前的18%，南方14省區(qū)pH<5.5的酸性耕地面積由20%擴大到40%。
同時，我國在磷礦浮選和磷肥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的磷尾礦和磷石膏，既浪費資源，也給環(huán)境帶來巨大風險。
用磷石膏制取土壤調(diào)理劑用于土壤改良，將資源-產(chǎn)品-廢棄物-排放的模式轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源-產(chǎn)品-再生資源-產(chǎn)品，為磷石膏變廢為寶提供了思路。
磷石膏中含有磷、硫、鎂及有機質(zhì)等農(nóng)作物生長所需的營養(yǎng)成分，生產(chǎn)的土壤調(diào)理劑可調(diào)節(jié)土壤酸堿平衡，抑制土壤中鋁離子的淋溶，降低有毒有害元素的累積效應，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤墑值及有機質(zhì)含量，可解決長期施肥、除草劑藥害導致的土壤酸化、土地鹽漬化等問題。
（4）磷石膏制酸聯(lián)產(chǎn)水泥
我國硫資源對外依存度高達60%，每年需要進口大量硫黃。磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥不僅能使磷石膏中的硫、鈣等資源得到充分利用，而且還能減少硫黃的進口量，有效緩解我國硫資源短缺的狀況。
磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥主要以磷石膏為原料，配以焦炭、硅石、鋁礬土等，經(jīng)過原料均化、生料制備、熟料生成、窯氣制酸、窯尾靜電除塵、尾氣脫硫、兩轉(zhuǎn)兩吸、水泥磨制等過程，生產(chǎn)出符合標準的水泥產(chǎn)品，產(chǎn)生的SO2最終生成硫酸。
20世紀90年代，山東魯北化工股份有限公司、魯西化工集團股份有限公司等企業(yè)先后建成7套年產(chǎn)“3萬噸磷銨、副產(chǎn)磷石膏制4萬噸硫酸聯(lián)產(chǎn)6萬噸水泥”裝（簡稱“三四六”工程），2009年重慶三圣特種建材有限公司的硬石膏制15萬噸/a硫酸聯(lián)產(chǎn)20萬噸/a水泥裝置投產(chǎn)，引發(fā)了新一輪磷石膏制硫酸的熱潮。
在實際生產(chǎn)中，磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝存在磷石膏高溫分解困難、高溫酸性氣體腐蝕設(shè)備和粉塵堵塞等技術(shù)難題，需要添加其他石膏以降低磷石膏中的雜質(zhì)含量，而大部分磷石膏仍未得到有效利用。
因此，在技術(shù)上還須不斷創(chuàng)新，突破磷石膏高溫分解技術(shù)、含硫煙氣在旋風預熱器中防結(jié)皮技術(shù)、含鉀堿性肥料高溫焙燒反應控制技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中原料配比波動及與之匹配的工藝技術(shù)參數(shù)優(yōu)化與控制等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)磷石膏大宗高效利用和無害化處理。
2、典型企業(yè)在磷石膏綜合利用方面的研究進展
（1）甕福（集團）有限責任公司（簡稱甕福集團）
甕福集團在磷石膏綜合利用方面的研究，主要集中在化學法處理和生產(chǎn)建筑材料兩個方面。
化學法處理技術(shù)主要有以下2個途徑：
一是懸浮態(tài)法分解磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)石灰。磷石膏經(jīng)稀相懸浮脫水為半水和無水石膏后，送人特殊的懸浮分解爐反應器進行分解，得到的SO2輸送至硫酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸。從反應器出來的氧化鈣在石灰冷卻器中與冷氣體進行熱交換后，得到石灰成品。
二是用磷石膏制取粒狀硫酸銨，目前已建成了25萬噸/a硫酸銨裝置，消耗磷石膏52萬噸/a。另外，甕福集團進行了磷石膏生產(chǎn)新型建筑材料產(chǎn)品技術(shù)的開發(fā)及應用研究。
目前已生產(chǎn)出石膏砌塊、水泥緩凝劑、黏結(jié)石膏、粉刷石膏等新型建筑材料產(chǎn)品。
（2）貴州開嶙集團股份有限公司（簡稱開嶙集團）
開磷集團的磷石膏利用技術(shù)主要集中在以下兩方面：
一是用于新型建材，開發(fā)了“一步法”生產(chǎn)高強耐水磷石膏磚生產(chǎn)工藝及制備技術(shù)，并于2007年建設(shè)了一條年產(chǎn)1億塊高強耐水磷石膏磚的中試生產(chǎn)線，在此基礎(chǔ)上分別建成了年產(chǎn)10億塊高強耐水石膏磚、35萬m2石膏砌磚、25萬m3石膏基加氣混凝土生產(chǎn)線，開發(fā)出與磷石膏磚相配套使用的石膏基干混砂漿、內(nèi)墻膩子、粉刷石膏等11種粉體建筑材料。
二是將磷石膏充填采礦，建成以磷石膏為主要充填物的礦山充填系統(tǒng)。
（3）云天化集團有限責任公司（簡稱云天化）
云天化每年副產(chǎn)的磷石膏排放量約為1000萬噸。鑒于磷石膏中含有磷、硫、鈣、鎂、鉀等作物生長所需的營養(yǎng)元素，云天化與云南農(nóng)業(yè)大學以磷石膏為主要原料，共同攻關(guān)土壤調(diào)理劑的調(diào)控機制與應用研究，同時聯(lián)合云南省化工研究院云南創(chuàng)興建材公司啟動磷石膏制酸聯(lián)產(chǎn)水泥項目。與昆明理工大學共同開發(fā)的“低溫陶瓷改性磷石膏生產(chǎn)標磚和膠凝材料”產(chǎn)業(yè)化裝置正在籌建中。
（4）金正大諾泰爾化學有限公司
金正大諾泰爾化學有限公司規(guī)劃在貴州甕安工業(yè)園區(qū)投資59.6億元打造磷資源循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園。
目前，已開發(fā)出二水-半水法磷酸聯(lián)產(chǎn)a半水石膏的能量自平衡轉(zhuǎn)晶技術(shù)、窯尾預熱生產(chǎn)硅鈣鉀鎂肥、磷石膏制酸“切換式”聯(lián)產(chǎn)硅鈣鉀鎂肥/水泥等生產(chǎn)工藝技術(shù)，建成5萬噸/a轉(zhuǎn)晶法^半水石膏工業(yè)化試驗裝置、磷石膏制取30萬噸/a硫酸聯(lián)產(chǎn)45萬噸/a硅鈣鉀鎂肥/水泥產(chǎn)業(yè)化裝置并投入運行，實現(xiàn)了磷石膏資源化高效利用。
3、我國磷石膏綜合利用存在問題及發(fā)展建議
（1）鼓勵發(fā)展硅鈣鉀鎂肥等土壤調(diào)理劑產(chǎn)品
據(jù)統(tǒng)計，我國酸性土、鹽堿土面積占耕地總面積的60%以上，嚴重影響農(nóng)作物的正常生長，制約了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。磷石膏中含有鈣、磷、硅和多種微量元素，并具有較強的酸性（pH為3-6），可用于鹽堿地和土壤結(jié)構(gòu)改良。
利用磷石膏中的硫、磷、鎂等有效養(yǎng)分改善土壤性狀、提高土壤肥力，有助于提高土壤養(yǎng)分資源的利用率，促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。
由于我國磷石膏主要集中在滇、貴、川、鄂、皖地區(qū)，在實際推廣過程中，仍存在運輸半徑小、農(nóng)民認知度低等問題，單靠企業(yè)的推動力量稍顯薄弱，建議政府加強政企對接，建立起由政府引導、企業(yè)參與的多元化農(nóng)民培訓機制，促進硅鈣鉀鎂肥等土壤調(diào)理劑產(chǎn)品的大規(guī)模推廣應用；同時，政府可以對使用硅鈣鉀鎂肥的農(nóng)戶進行補貼，提高農(nóng)民應用硅鈣鉀鎂肥的積極性。
（2）鼓勵開展磷石膏大宗利用
我國磷石膏資源化利用率低、大規(guī)模消納難度大，磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥屬于國家鼓勵的循環(huán)經(jīng)濟工程，可有效解決磷石膏治理工程投資大、處理成本高、大宗利用難等產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸，實現(xiàn)磷石膏中硫、鈣及難溶性鉀資源的綜合利用，對磷化工企業(yè)的資源高效利用、清潔環(huán)保、社會經(jīng)濟等起到極大的促進作用。
目前，我國建有一批磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥裝置，但是由于大部分磷石膏磷含量較高，很難達到生產(chǎn)裝置的要求，磷石膏堆存現(xiàn)象遍存在。建議相關(guān)研究機構(gòu)和磷復肥企業(yè)在原料處理、反應機制和技術(shù)路線方面進行深入研究，形成系統(tǒng)的理論體系指導工業(yè)化生產(chǎn)，同時建議政府將實施效果較好的技術(shù)在全國范圍內(nèi)推廣應用。
建設(shè)一批大規(guī)模磷石膏工業(yè)化生產(chǎn)示范裝置，積極推廣資源節(jié)約與綜合利用先進技術(shù)，系統(tǒng)提升我國磷石膏高效利用水平和磷化工科技創(chuàng)新能力；適量限制天然石膏開采規(guī)模，并對建筑業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)使用工業(yè)副產(chǎn)石膏制品實行激勵措施，拉升市場對磷石膏產(chǎn)品的需求，提高磷石膏綜合利用水平。
（3）加大財政稅收扶持力度
近年來，中共中央國務院、國家發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化部等部門相繼下發(fā)關(guān)于磷石膏綜合利用技術(shù)開發(fā)與應用的政策文件，但是相關(guān)的稅收優(yōu)惠等扶持力度略顯不足。磷石膏綜合利用技術(shù)投資大、能耗高、經(jīng)濟效益不顯著，進一步加大了磷石膏資源化利用的難度。
建議繼續(xù)開展科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)開發(fā)，通過專項基金、銀行貸款、財政補貼、土地利用等方式加大對磷石膏利用企業(yè)的扶持力度和范圍；制定鼓勵支持磷石膏綜合利用產(chǎn)品進人市場的政策，對磷石膏綜合利用產(chǎn)品實行免征增值稅或即征即退的稅收優(yōu)惠政策；起草制定磷石膏綜合利用方面的政策文件，鼓勵或示范使用磷石膏下游產(chǎn)品。
資料來源：我國磷石膏綜合利用現(xiàn)狀與發(fā)展建議
作者：鄭磊
