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磷石膏国内储量和磷石膏的主要利用途径

磷石膏简介

磷石膏(CaSO4·2H2O)是湿法磷酸生产过程中产生的大宗工业固体废弃物,在工业副产石膏废渣中排放量最大,是一种可再生石膏资源。在磷化工行业湿法生产磷酸过程中,每生产1t湿法磷酸就会产生4.5~5.5t磷石膏(干基)。磷石膏的大量产排和堆存,占用了大量土地,增加了投资和运维成本,同时带来严重的安全和生态环境污染等问题。磷石膏的处理处置和资源化综合利用,变废为宝,具有重大意义。

中国磷矿资源储量占全球储量的6%,在世界上位居第二。目前,全世界磷石膏年产生量超过3亿t,整体资源综合利用率约10%;中国磷石膏年产生量约7000万t(占工业副产石膏年产量的70%),整体资源综合利用率约40%,利用率仅次于基本全部利用的日本。湖北、云南、贵州、四川、山东、安徽、福建、重庆,这前八大磷石膏产出省的产生量占到全国磷石膏产生量的90%以上,其中前四大磷石膏产出省的产量占全国产量的73%,前十大磷化工企业的产出量占全国产量的50%。由此可见,我国磷石膏资源和产排数量巨大,综合利用率有待提高,区域分布不均衡。

目前,我国磷化工行业整体逐渐趋近成熟期,全国年磷肥产量可达1450万t(产能1700万t),而国内需求量仅为1200~1400万t,约250~400万t需要国际市场消化。行业产能过剩,市场需求趋于刚性,化肥利用率不断提高,全球及国内需求增长趋缓,行业面临结构调整、转型升级,副产磷石膏将通过准入政策、严格环保安全,控制产能无序增长。2017年全国磷石膏产生量约7000万t,磷石膏利用量约3000万t,国内已堆存的磷石膏总量超过5亿t。磷石膏的产排和堆存已成为制约磷化工行业可持续发展的敏感性安全环保问题。磷石膏废渣会给磷化工企业带来高昂的堆场建设和运维费用,严格的节能环保要求和综合利用准入门槛,磷石膏的综合利用势在必行,迫在眉睫。

国家越来越重视磷石膏资源化利用问题。《建筑石膏》(GB/T9776-2008)中,已将磷石膏定义为“产品”,顺应了资源保护与全面资源化利用并举的绿色化循环经济发展趋势。而《磷石膏》(GB/T23456-2009)、《磷石膏的处理处置规范》(GB/T32124-2015)等也促进了磷石膏处理处置和资源综合利用。国家发改委印发的《“十三五”节能减排综合工作方案》(国发〔2016〕74号)中指出:到2020年,75%的国家级园区和50%的省级园区实施循环化改造,长江经济带超过90%的省级以上(含省级)重化工园区实施循环化改造。统筹推进大宗固体废弃物综合利用,到2020年,工业固体废物综合利用率达到73%以上。

各种磷石膏综合利用方案的技术可行性和经济合理性,都是以有效控制磷石膏杂质成分和含水率为前提。现有化工企业还没有做到磷石膏废渣的商品化产出和无害化排放,磷石膏综合利用前需要进行预处理,针对磷石膏的不同成分和利用方向采用不同的处理处置方式,实现磷石膏成分上和结构上的改性,提高磷石膏的资源化应用性能和经济价值。

磷石膏利用途径

现阶段,国内利用磷石膏的途径较多,主要集中在建材业、工业和农业3个方面。在建材业方面主要用于水泥缓凝剂、混凝土膨胀剂、α或β建筑石膏粉、纸面石膏板、石膏砌块、石膏板、空腔模盒、预拌干混砂浆、免烧砖、石膏线条、装配式建筑构件、石膏基复合胶凝材料(粉刷石膏、自流平石膏)、低温陶瓷改性磷石膏建材、陶瓷装饰材料、矿井或路基胶结充填材料、陶瓷模具等;在工业方面主要用于制硫酸联产水泥、制硫酸铵联产碳酸钙、制硫酸钾联产氯化铵、制备硫酸钙晶须等;在农业方面主要用于肥田剂和土壤调理剂。

磷石膏综合利用产品的研发与应用应朝着用量大、附加值高、途径多的方向倾斜,应用于水泥缓凝剂、建筑石膏基胶凝材料、新型建材制品将是主要方向,而重视磷石膏的除杂和改性,能为磷石膏代替天然石膏打下坚实基础,有效扩大应用领域和提高磷石膏配料掺入量。

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