关于云南省磷石膏利用的思考

2012-03-20杨跃华舒艺周

无机盐工业 2012年12期

杨跃华，舒艺周

（云南云天化国际化工股份有限公司，云南昆明 650113）

磷石膏是湿法磷酸生产过程排出的固体废弃物，主要成分为CaSO4·2H2O，并含有五氧化二磷、氟及游离酸等，部分地区的磷石膏还含有镭等放射性元素。中国对副产磷石膏主要以堆存的形式处理，不仅占用土地，而且污染环境。因此，磷石膏的综合利用是根治磷石膏污染的最佳出路［1］。

1 中国磷石膏资源化利用方式

中国作为世界上第一大磷肥生产国，同时也是第一大磷石膏副产国，每年排放磷石膏约5000万t，并且正以每年15%的速率增长。早在20世纪50年代，中国就开始从事磷石膏综合利用技术的研究与开发工作。目前，中国磷石膏资源化利用方式主要有以下几个方面：1）水泥行业。磷石膏替代天然石膏应用于水泥行业的研究已有很长时间的历史，主要包括磷石膏制硫酸联产水泥、制水泥缓凝剂及水泥矿化剂等。2）建材行业。主要是用磷石膏来生产建筑石膏、墙体材料以及新型建筑材料的研究。3）化工行业。用磷石膏生产硫酸铵、硫酸钾和替代硫酸调控磷酸二铵（DAP）养分，能将磷石膏中含有的丰富的硫元素充分利用。4）农业。磷石膏作为土壤调理剂用来改良土壤，并且在植物栽培中为作物提供养分。5）其他。用于矿坑充填以及筑路。又由于磷石膏的主要成分是二水硫酸钙，有研究用其提取硫酸钙晶须［2］。

虽然中国在磷石膏的利用方面取得了一定成绩，但综合利用力度仍显不够。况且磷石膏质量参差不齐，不同产地、不同批次的磷石膏成分及物理性能波动很大，给综合利用带来一系列问题，致使很多磷石膏再利用技术尚不完善［3］。

2 云南省磷石膏利用现状

云南省磷石膏每年排放量占全国1/5左右，由于没有找到利用磷石膏的有效途径，长期以来以堆存为主，目前累积存放量为9000万t。根据《云南省新型工业化化学工业发展规划》确定的目标，到2020年磷酸（85%）产量为500万t，将副产磷石膏2300万t，如不加以很好地利用，磷石膏累计堆放量将达到3亿t。磷石膏是否资源化已成为云南省磷复肥行业能否实现可持续发展的关键［4］。

在国家“十二五”工业节能减排四大约束性指标中，磷石膏综合利用目标要达到30%左右，这对于目前磷石膏综合利用率不到15%、磷石膏排放量非常大的云南省来说压力巨大，必须花大力气推动磷石膏的综合利用［5］。

云南省磷石膏含有大量SiO2，将含有大量SiO2的磷石膏作为制硫酸联产水泥的主要原料时，对水泥的生料配制、反应条件控制及设备要求非常苛刻，且能耗较高，所以为更好地将磷石膏应用到制酸联产水泥项目中，云南省各单位近几年致力于探讨利用磷石膏制酸烧制水泥的新工艺。同时，为加快磷石膏综合利用的步伐，近年来云南省做了许多有益探索，为大规模开发利用磷石膏奠定了良好基础。云南云天化国际化工股份有限公司为寻求磷石膏资源化利用的方向和技术，将40 t磷石膏送到澳大利亚RBS公司，利用该公司石膏生产线将磷石膏煅烧配制成粉刷石膏、黏结石膏、地坪石膏、陶瓷模具石膏等产品［5］。下属的云峰分公司和红磷分公司分别将磷石膏用于当地农田土壤改良和作过磷酸钙产品的养分调节剂等，均获得成功。2010年，云南云天化国际化工股份有限公司引进投资建成了2000万m2纸面石膏板项目，引进战略投资建设磷石膏制建材示范项目，与昆明理工大学合作开发的磷石膏制砖技术也正在进行产业化实施。云南富强高新材料有限责任公司利用煅烧脱水工艺技术建成了云南省第一个利用磷石膏生产水泥缓凝剂的生产装置，年产能达到30万t。

据了解，接下来云南省各家磷肥企业和各家科研机构，将以磷石膏综合利用为前提，搭建磷石膏资源化、产业化技术创新平台，进一步加快磷石膏资源综合利用步伐，不断探索和发展磷石膏资源的利用效率，努力改善发展环境。

3 针对目前云南省磷石膏资源利用的思考

3.1 存在的问题

磷石膏在综合利用过程中主要存在以下几个问题：1）综合利用力度不够。政府对磷石膏排放企业监管力度不够，企业在没有经济利益驱动的前提下缺乏综合利用的积极性。2）缺乏技术合作交流。省内研究磷石膏利用的单位较多，但各单位之间交流沟通极少，这必将导致部分技术重复研究或者资料匮乏等现象出现，也会影响各单位的研发力度。3）各地磷石膏成分差异较大。云南省内各地磷石膏质量参差不齐，成分差异较大，给综合利用带来一系列问题。如少量磷石膏中放射性元素含量超出国家标准，若未经处理就进行综合利用，可能导致严重的后果；磷石膏中含有游离的磷酸和硫酸等酸性物质，会导致磷石膏pH较低，易使建筑构件和生产设备腐蚀［6］。4）磷石膏利用技术尚不完善。近年来，云南省在磷石膏资源化利用方面取得了许多成果，但是多数工艺仍然需要对磷石膏进行处理，不仅能耗高，而且会给环境带来二次污染，加重环境承受力。目前，有些技术已经产业化，但产品性能及工艺路线仍需要进一步改善。

3.2 相关建议

3.2.1 管理方面

1）完善磷石膏的管理机制。政府应给予大力支持，从产业政策的高度，制定适合云南省磷石膏资源化管理的相关法规和政策，可通过国债项目、专项资金等形式。制定相关奖惩措施，引导企业关注磷石膏，提高企业对磷石膏资源化利用的意识，从而加大磷石膏综合利用的力度［6］。

2）制定磷石膏相关的技术指标。为防止磷石膏污染环境，针对磷石膏排放、堆放技术、循环水处理等，结合云南省磷石膏排放量及各地磷石膏成分特征，制定相应的指标及技术规范，对磷石膏进行无害化处理［7］。

3.2.2 技术方面

根据云南省磷复肥行业的情况，建立以云南云天化国际化工股份有限公司为主的云南省磷石膏应用开发中心，培养磷石膏开发利用技术队伍，以技术创新促进产业结构调整，把资源优势转变为经济优势，培育新的经济增长点，不断推动磷石膏的开发利用。主要可从以下几个方面开展工作。

1）加强各方合作。加强各企业间磷石膏利用经验交流，加强企业与科研单位、设计单位和设备制造企业的合作，主动与国外相关企业进行技术搭接，积极引进适合云南省磷石膏处理技术及工艺，并迅速实现产业化。

2）加大成熟技术的推广。云南省各企业应将目前较为成熟的磷石膏利用技术推广应用，并扩大应用范围，减少磷石膏堆存的压力。例如磷石膏生产石膏粉、磷石膏生产纸面石膏板工艺以及磷石膏作为筑路材料的技术。

3）加大研发力度，加深传统技术的研究。①利用磷石膏制硫酸联产水泥技术。该技术将消耗大量磷石膏，且能很好地将磷石膏中的硫资源回收利用，减轻中国硫资源匮乏的负担，是磷石膏综合利用最有潜力的项目。但是，由于云南省磷石膏硅含量过高的特殊性，生产时需加入大量天然石膏或铝质元素来调节配料，且生产过程中容易出现液相，造成反应困难等现象，导致磷石膏利用率不高，生产时难于控制。因此加大对磷石膏制硫酸联产水泥工艺的研发，必须从配料、反应条件控制、设备选型等方面进行全面研究，以寻求最佳工艺路线。②磷石膏用于建材方面的研究。随着云南省建筑业的发展，对建筑材料的需求越来越大，利用磷石膏生产建筑材料将会消耗大量磷石膏，减轻磷复肥行业的负担。但是，目前磷石膏建材性能不稳定，质量参差不齐，故今后的发展中，磷石膏制建筑材料的研究也将是一个重大课题。③磷石膏用于农业方面的相关技术研究。可进一步研究利用磷石膏作为土壤改良剂，将其在农业中的应用发挥到最优。

4）拓宽对磷石膏的研发思路。①从源头做起，尽可能控制磷矿石质量。研究表明，不同生产企业、不同批次的磷石膏的化学组成略有不同，这主要与磷酸生产工艺条件控制和磷矿石的品种有关。应加强对磷矿石和磷石膏质量的研究，特别是加强有害杂质和放射性元素的检测及控制。且各企业应选择合适的磷酸生产工艺，在提高磷、氟等资源回收的基础上，既提高了磷石膏的质量，为磷石膏综合利用打好基础，也将避免磷石膏资源化时造成二次污染。②提取磷石膏中含量较高的元素。针对云南省磷石膏硅含量较高的特性，可适当考虑对其中的硅进行处理，而且云南省部分地区磷石膏重金属含量较高，在经济条件允许的情况下，可以考虑对其中的重金属进行提取。