中國粉體網訊 磷石膏是濕法磷酸生產過程中產生的工業(yè)廢渣,是化學工業(yè)中排放量最大的固體廢物之一。中國從二十世紀50年代開始發(fā)展磷復肥產業(yè),但生產中排放的磷石膏廢渣堆積量不斷增加。通常生產1噸磷酸(P2O5)可產生4.5—5.0噸磷石膏副產物。隨著磷肥工業(yè)的快速發(fā)展,中國已成為世界最大的磷肥生產國,也成為了第一大磷石膏副產國。
目前,全球磷石膏堆存量已達60億t,每年仍然還以1.5億t的速度新增。而中國是全球第一大磷肥生產國,也是第一大磷石膏副產國,磷石膏堆存量已經達到4億t,每年仍然以大約5000萬t的速度遞增。巨量磷石膏的堆存,不僅占用大量耕地面積,而且還會對地下水、土壤、植被和大氣環(huán)境造成污染,嚴重制約磷化工企業(yè)的健康發(fā)展。因此,如何低成本、高值化的規(guī)劃化利用磷石膏是目前亟待解決的問題。
磷石膏處理方案未統(tǒng)一
據調查,全球磷石膏的堆存量和年產排量巨大,但其開發(fā)利用程度卻很低,綜合利用率尚不及10%。
在日本,濕法制磷酸的副產磷石膏約有90%被利用,其中大部分(約74%)用于石膏板及墻粉,小部分用于水泥摻合劑。日本因缺乏天然石膏資源,副產的磷石膏又少,磷石膏的利用率接近100%,60%用于生產熟石膏粉和石膏建材,30%用于生產水泥緩凝劑,10%用于食品、醫(yī)療等行業(yè);其他一些國家如美國、加拿大、比利時等均采用堆存的方式處理;還有一些國家如摩洛哥、突尼斯、荷蘭、英國等主要采用排入海洋的方式處置。
在美國,石膏資源和硫資源豐厚,石膏和硫酸的生產成本很低,而使用磷石膏聯(lián)產硫酸和水泥或者將其作為水泥緩凝劑都會增加成本,所以美國的磷酸企業(yè)寧愿將磷石膏堆存也不愿作進一步處理。并且,美國對固體廢物管理比較嚴格,再加上磷石膏的放射性以及磷石膏堆產生的酸性廢水,美國環(huán)保部定義磷石膏為技術增強型自然放射性物質,明令禁止使用放射性物質超過370B•kg-1的磷石膏,因此,美國磷肥工業(yè)產生的大部分磷石膏只能暫時推存而不作其他用途。
在中國,磷石膏的處理方式主要分為兩種:回收綜合利用與堆存處理。但目前,堆存仍為中國副產磷石膏的主要處置方式。大量磷石膏堆場依江河沿岸布局,水污染風險大,極易造成周邊水體總磷含量超標、富營養(yǎng)化。
我國對磷石膏資源的重視
國家環(huán)保部門對磷石膏的放射性問題高度重視,如在《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010中規(guī)定:產品中Ra-226的放射性比活度≤200Bq•kg-1。
加大政策支持做好磷石膏資源化利用
工信部組織召開了磷石膏資源化利用生產水泥熟料座談會。會議認為,磷石膏生產水泥熟料是規(guī);⒋笈肯{磷石膏的有效途徑,有必要加大推廣力度。
下一步,工信部將加強統(tǒng)籌協(xié)調,加大政策支持,引導地方和企業(yè)加快技術創(chuàng)新,完善相關產品標準和技術規(guī)范,推進產業(yè)集群耦合發(fā)展,做好磷石膏資源化利用生產水泥工作。
四川綿陽市安州區(qū)領導督導磷石膏問題整改并開展巡河工作。
去年的貴州省政府工作報告通過省十二屆人大三次會議審議。在省政府工作報告工作報告中,明確提出要推動現(xiàn)代化產業(yè)做強做優(yōu),強力推進企業(yè)戰(zhàn)略性整合重組、強力推進技術進步和轉型升級、強力推進磷石膏新型建材推廣應用;推動新型建材產業(yè)做強做優(yōu),以節(jié)能環(huán)保低碳為導向,加快建材行業(yè)升級改造步伐,確保產值達到1500億元。十月上旬,貴州省磷石膏建材產品應用推廣會上獲悉,貴州加快磷石膏資源綜合利用,深入推進磷化工企業(yè)“以渣定產”,磷石膏資源綜合利用處置率達99.22%,初步建立起磷石膏資源綜合利用產業(yè)鏈。磷石膏建材產業(yè)發(fā)展勢頭強勁,前8月利用量已超去年全年總量。來自省內的50余家企業(yè)生產的砂漿、砌塊、條板、模盒、藝術井蓋、排水管等磷石膏建材產品,集中展示了貴州省磷石膏綜合利用的最先進技術、最新款產品。另外,磷化集團還將規(guī)劃投資15億元,招商引資26億元以上,建設磷石膏綜合利用項目26個,將磷石膏新型綠色建材打造成為集團新的經濟增長點。
磷石膏的資源化利用
■水泥行業(yè)的利用
磷石膏在水泥行業(yè)可以用作水泥緩凝劑和制硫酸聯(lián)產水泥。磷石膏替代天然石膏用作水泥緩凝劑是其消納量最大的領域,在水泥水化過程中,石膏溶解的SO42-與水化鋁酸鈣反應生成水化硫鋁酸鈣晶體,沉淀覆蓋在水泥熟料顆粒表面,減少水泥熟料與水的接觸面積,延緩水泥熟料顆粒水化,從而達到緩凝目的。
而磷石膏制硫酸聯(lián)產水泥是將磷石膏中的硫酸鈣(CaSO4)高溫分解,分解生成的SO2用于生產硫酸,CaO用于生產水泥。
■建材方面的利用
磷石膏建材資源化利用主要集中在生產石膏粉、石膏板、石膏砌塊、石膏磚等石膏制品。其中,紙面石膏板市場需求量最大,它是一種新型建筑裝飾輕質板材,具有質輕、隔聲、隔熱、抗震、收縮率低、強度高、自動微調室內濕度、加工性能強及施工方法簡便的優(yōu)點。
■建設工程基礎材料方面的利用
建設工程基礎材料方面用作道路基層材料、填充骨料方面。在道路工程建設中使用磷石膏,不僅可以緩解環(huán)境壓力,而且能夠降低工程建設成本。而磷石膏作為充填骨料重新回填到磷礦山采空區(qū),不僅能夠實現(xiàn)磷石膏規(guī);倮,而且能夠避免采空區(qū)引起的山體崩落、地表變形等問題。
■農業(yè)方面的利用
磷石膏在農業(yè)方面的利用是鹽堿地改良劑、硫、鈣、硅肥。磷石膏中含有農作物必需的磷、硫、鈣、硅等營養(yǎng)成分,可促進作物生長,改善作物品質,提高作物產量。
■化肥工業(yè)方面的利用
磷石膏在化肥工業(yè)的應用在制硫酸銨、硫酸鉀。
磷石膏制硫酸銨的原理是磷石膏與碳酸銨反應生成硫酸銨,副產碳酸鈣,該工藝技術成熟,生產設備通用,工藝條件易于控制,但是生產硫酸銨產品的含氮量低,以單位質量的氮計算,生產費用比尿素和硝酸銨高得多。
硫酸鉀是一種無氯鉀肥,適用于煙草、葡萄、茶樹、馬鈴薯等忌氯喜鉀作物的種植。
■提取伴生稀土元素
磷礦床常伴生有大量的稀土元素,是一種潛在的稀土資源,對其進行綜合回收具有極其的重要意義。世界磷礦總儲量約1000億t,伴生稀土約有5000萬t,中國伴生于磷礦的稀土儲量位居全球前三,主要分布在貴州、河北和云南等地,其中貴州織金新華磷礦稀土含量0.05%~0.13%、儲量144.6萬t,河北礬山磷礦稀土含量0.06%,云南安寧、尖山磷礦稀土含量0.022%~0.049%。
參考文獻:
王小彬.等:磷石膏農用的環(huán)境安全風險
張利珍.等:中國磷石膏資源化綜合利用研究進展
瀟湘晨報.培育綠色產業(yè)鏈 破解世界大難題工業(yè)固廢磷石膏在貴州的華麗”逆襲”