每年近亿吨磷石膏如何“重生”？65%利用率如何实现？
磷矿是战略性非金属矿产资源，对我国经济社会发展具有重要的战略意义。磷石膏作为磷矿生产磷酸的固废产物，排放量大、污染严重，《磷石膏综合利用行动方案》提出到2026年，磷石膏综合利用率需达到65%，随着国家环保政策不断收紧，磷石膏利用问题成为制约磷化工行业发展的环保难题。
为此，磷石膏无害化综合利用理论与技术的高速发展为解决上述难题提供了出路。2025年4月，《磷石膏处理处置规范》（GB/T 32124-2024）正式实施，明确了磷石膏在制硫酸联产水泥、水泥缓凝剂、石膏基建材、井下充填材料、露天充填材料、筑路材料、土壤调理剂方向的处理处置方法，为磷石膏无害化处理和资源化利用提供技术支撑，磷石膏在这些领域的工业化应用，实现了“以废治害”的目标，成为提高磷矿资源开发保护水平，发展绿色矿业的重要途径。
01磷石膏制备井下充填材料
磷石膏充填技术以磷石膏为主要原料，通过添加胶凝材料或其他外加剂（如生石灰、钢渣等），加水搅拌形成均质混合浆体后，回填至地下矿山的采空区中，固结硬化后支撑地下采空区顶板，防止地表沉降，实现资源的安全高效回收。
2024年3月，贵州磷化集团绿色环保产业有限公司联合中南大学研发无水石膏基胶凝剂浆，能够有效地固定矿山中的空洞，防止地表塌陷等地质灾害的发生，每年可消耗超过10万吨的磷石膏。
02磷石膏用于土壤改良
湿法磷酸工艺产生的磷石膏中含有Cd、Cr、Pb等重金属和放射性污染物，还存在氟超标问题，对农业土壤存在污染风险，因此在利用前须对其进行无害化处理。经无害化处理后的磷石膏中含有丰富的钙、磷等元素,可促进植物的生长发育和果实成熟。
云南农业大学与昆明川金诺化工股份有限公司在昆明市东川区铜都镇绿茂村实施磷石膏改性造地中试示范，两年的中试试验研究数据显示：通过对磷石膏改性进行土壤化利用，不仅把石漠化土地变为高质量的耕地，而且试验田土壤肥力指标均有显著提升，示范田地表径流水中特征指标总磷和氟化物与周边普通耕地径流无显著差异，下渗水水质达到国家地下水质量Ⅲ类标准限值（GB/T 14848）。
03磷石膏回填用于生态修复
2024年9月，中海石油化学股份有限公司湖北大峪口公司生态修复试点工程在除皮山磷石膏干堆库项目现场举行开工仪式，这标志着全国首例采用二水磷石膏胶结回填工艺开展矿山生态修复及研究项目正式启动。
该工程利用无害化处置后的磷石膏添加胶凝材料，对大峪口除皮山磷石膏干堆库项目初期坝下游生态修复区域进行胶结充填，是全国第一家采用二水磷石膏胶结充填工艺开展矿山生态修复及研究项目，也是荆门市第一批磷石膏用于矿山生态修复领域的试点工程，可资源化利用磷石膏约200万吨。
04磷石膏制备筑路材料
在道路工程中，磷石膏主要应用于基层和路基，磷石膏具有基层材料所需的细颗粒和胶凝材料水化硬化所需的二水硫酸钙，起到骨料填充和胶凝固化作用，。将磷石膏用于道路建设中不仅可以大量消耗磷石膏，而且能够减少水泥用量，大幅度的降低道路的建造成本，具有显著的社会效益和经济效益。
2024年11月，在湖北交投集团与湖北省交通规划设计院等单位的支持下，黄麦岭控股集团与联投湖北路桥协作，将磷石膏经破碎、计量、添加水泥和固化剂、二次搅拌，作为道路基层材料替代传统水稳碎石应用于京港澳高速湖北改扩建工程项目第一合同段，这是磷石膏在湖北省首次用于高等级公路铺筑，每公里可消耗磷石膏数千吨。
05磷石膏制备石膏基建材
利用磷石膏制备建材产品，是目前磷石膏应用较广的途径之一。《磷石膏综合利用行动方案》明确提出，推动以磷石膏为原料生产水泥缓凝剂、石膏砂浆（抹灰石膏、石膏自流平等）、石膏条板、II型无水石膏及制品、高精度石膏砌块、建筑装饰材料、装配式复合建材产品等。
贵州磷化绿色环保产业有限公司于2023年5月建成全球首条年产30万吨Ⅱ型无水石膏生产线。2024年11月，在南明区绿色制造产业园配套基础设施及营业性用房项目8栋拟建物中，有4栋使用了贵州磷化集团生产的无水石膏自流平砂浆施工，使用面积约10万平方米，预计使用量为8000吨，这标志着贵州磷化集团无水石膏自流平砂浆大规模工程应用取得实质性进展。该产品主要用于室内地面找平，水化后具有较好的强度稳定性以及耐水性，抗裂性更好，其平整度、施工效率均优于传统水泥基自流平，不会因为收缩而产生开裂、起鼓等现象。
06磷石膏制备水泥缓凝剂
磷石膏内含有磷、氟等杂质，可大幅度延长水泥的凝结时间，对磷石膏进行提纯除杂改性后可作为水泥缓凝剂。常用方法有水洗法预处理、生石灰中和法预处理和煅烧法预处理。
2024年5月，铜陵六国化工在绿阳建材公司60万吨/年磷石膏综合利用技改项目现场三台蒸压釜设备正在吊装，高品质水泥缓凝剂成品厂房也在同步施工中。预计一期项目于今年6月份建成投产。两期项目将坚称30万吨/年高品质水泥缓凝剂和3万吨/年石膏砂浆，每年可就近利用六国化工副产的磷石膏60万吨，具有良好的环保和经济效益。
07磷石膏制硫酸联产水泥
磷石膏在原料工段经压滤、烘干工艺，转化为半水石膏，半水石膏与硅石、铝矾土、焦炭等配料在回转窑进行分解和煅烧，形成水泥熟料；石膏分解、煅烧时产生的二氧化硫气体，又被输送到硫酸生产线用作原料。
2024年3月，由贵州磷化集团投建的全球最大磷石膏分解制硫酸联产水泥装置一次性投料试车成功，该装置占地约20万平方米，每年消耗磷石膏140万吨、生产硫酸60万吨和水泥80万吨，规模为全球第一。装置以磷石膏为原料向下游转化，已生产出浓度为98%的硫酸、水泥两款合格产品，硫酸能重返上游制备磷酸，水泥可以外售或用于矿井充填。
来源：冶金渣与尾矿
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