《我國磷石膏資源化利用現(xiàn)狀、問題及完善對策研究》13000字

I我國磷石膏資源化利用現(xiàn)狀、問題及完善對策研究摘要磷石膏是磷化工企業(yè)生產(chǎn)磷肥時，磷礦與硫酸反應所產(chǎn)生的固體廢渣，每生產(chǎn)1t磷酸約產(chǎn)生4.5-5t磷石膏，其主要成分為硫酸鈣。我國磷石膏堆存量已超過5億t，每年新增磷石膏約為7000萬t，其產(chǎn)地主要是云南、貴州、安徽、四川和湖北五省。近年來，磷石膏大量的堆存，占用了大量的土地，同時對于土地，大氣，水等資源造成了嚴重的污染，這嚴重制約了我國磷化工企業(yè)健康可持續(xù)的發(fā)展。因此，磷石膏的資源化利用和無害化處置備受重視。本文通過實地調(diào)研及文獻查閱主要介紹了我國磷石膏資源化利用的現(xiàn)狀，梳理了我國磷石膏產(chǎn)排現(xiàn)狀，進一步指出了我國磷石膏資源化利用存在的問題：（1）我國磷石膏區(qū)域間發(fā)展不平衡；（2產(chǎn)品附加值低，但產(chǎn)品成本高；（3）綜合利用產(chǎn)品共性關鍵技術(shù)缺乏；（4）磷石膏資源化利用標準體系不完善；（5）有關磷石膏資源化利用的鼓勵和扶持政策有待完善。接著從建材，化工及農(nóng)業(yè)三方面來討論其資源化利用的途徑，通過比較這三種途徑得知：磷石膏在建材方面的消納量最大但是其附加值低而且因運輸半徑限制成本高，我們要加大其政策資金支持；在化工方面，磷石膏制品附加值高但設備裝置運行成本高，磷石膏品質(zhì)要求高；在農(nóng)業(yè)方面其消納量也比較大但是農(nóng)民的接受度低，推廣難度大。通過在宜昌的實地調(diào)研，分析了宜昌磷石膏資源化利用的現(xiàn)狀，最后針對問題提出了我國資源化利用的對策建議：（1）控制磷石膏的無害化產(chǎn)排，提高磷石膏品質(zhì)；（2）加快磷石膏資源化利用技術(shù)研發(fā)和推廣，強化技術(shù)支撐；（3）加大磷石膏資源化利用的政策支持力度；（4）加快完善磷石膏資源化利用標準體系；（5）重視磷石膏資源化利用的宣傳引導。磷石膏的堆存已經(jīng)嚴重影響了磷化工企業(yè)的發(fā)展，其綜合處置已經(jīng)成為磷化工企業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展道路上的重要瓶頸。推動磷石膏資源化利用不僅是切實保護長江流域水資源及構(gòu)建環(huán)境友好型社會的重要舉措，而且對于增加經(jīng)濟效益、環(huán)境效益及社會效益具有重要意義，更好的解決大宗工業(yè)固體廢物堆積的歷史難題，以期為之后磷石膏資源化利用提供理論參考。目錄TOC\o"1-2"\f\t"聲明,1,摘要,1,文獻,1,致謝,1,論文標題一,1"\h5766摘要 III5951第一章緒論 22870第二章我國磷石膏產(chǎn)排現(xiàn)狀 411679第三章我國磷石膏資源化利用存在的問題 626985一、我國磷石膏區(qū)域間發(fā)展不平衡 613102二、產(chǎn)品附加值低，但產(chǎn)品成本高 627616三、綜合利用產(chǎn)品共性關鍵技術(shù)缺乏 66004四、磷石膏資源化利用標準體系不完善 63245五、有關磷石膏資源化利用的鼓勵和扶持政策有待完善 76743第四章磷石膏資源化利用現(xiàn)狀及途徑分析 727082一、政策環(huán)境 74305二、磷石膏資源化利用現(xiàn)狀及途徑 98075第五章典型區(qū)域宜昌磷石膏資源化利用 1723584一、宜昌市磷石膏堆存現(xiàn)狀 1720362二、宜昌市磷石膏綜合利用現(xiàn)狀 173965三、存在的問題及分析 1832763第六章我國磷石膏資源化利用資源化利用建議 2024749一、我國磷石膏資源化利用的對策建議 207813第七章結(jié)論 228671參考文獻 23第一章緒論磷石膏是磷化工企業(yè)生產(chǎn)磷肥時，磷礦與硫酸反應所產(chǎn)生的固體廢渣。每生產(chǎn)1t濕法磷酸就會產(chǎn)生4.5-5t磷石膏[1]。磷石膏其成分復雜而且含有非常多的雜質(zhì)，其主要成分與天然石膏的主要成分一致，均為二水硫酸鈣，其含量一般高達85%以上，磷石膏除了主要成分以外還含有少量磷酸，重金屬離子以及有機雜質(zhì)等，一般呈灰白色或者灰黑色[2]。近年來，由于國內(nèi)建筑行業(yè)萎縮致使水泥產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩，國家倡導科學施肥以及政府對于環(huán)保的嚴格要求，磷石膏標準越來越嚴格等影響，磷石膏的總排放量趨于穩(wěn)定。目前，磷石膏全球累積排放量約為60億t,并以1.5億t/年的速率增加。預估到2025-2045年，磷石膏堆存總量將增長至現(xiàn)有的兩倍[3]。我國磷石膏堆存量已超過5億t,每年新增磷石膏約7000萬t，綜合利用率約為40%。由于大量歷史遺留及現(xiàn)階段磷化工企業(yè)所產(chǎn)生的磷石膏堆存量驚人，已成為我國繼粉煤灰之后第二大工業(yè)固體廢棄物。在我國，磷石膏生產(chǎn)的區(qū)域與磷礦的空間分布區(qū)域大致相同，其整體的區(qū)域相對集中但又分布比較廣，不均衡而且大多地處偏僻地區(qū)。80％以上集中在云南、貴州、湖北、四川、安徽等地[4]。其中云南、貴州、湖北3地集中了我國磷石膏產(chǎn)生量的60%以上。這些地區(qū)正是磷礦資源非常豐富的長江沿線區(qū)域，并在其周邊堆存了大量的磷石膏。目前國內(nèi)大型磷肥企業(yè)多采用濕法排渣，在山谷筑壩存；小型磷肥企業(yè)多采用干法排渣，平地堆存[4]。磷石膏的大面積堆存一方面占用了大量的土地資源，堆場的建設及維護等增加成本另一方面其中所含的游離酸也對其周邊的生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染，其中的可溶磷滲入水體之后會發(fā)生嚴重的富營養(yǎng)化問題，甚至會發(fā)生滲濾液滲漏等問題，對地下水以及人體健康造成潛在的影響?；诹资嗟亩汛娈a(chǎn)生很大的環(huán)境問題以及磷石膏作為一種可資源循環(huán)利用的石膏資源，對其綜合利用不僅可以減緩磷石膏的堆存量，防止環(huán)境污染還可以通過售賣磷石膏資源化產(chǎn)品增加經(jīng)濟效益，人們開始重點關注磷石膏的綜合利用。我國磷石膏的綜合利用途徑比較多，主要集中在建材業(yè)、化工和農(nóng)業(yè)3個方面。而且其綜合利用途徑主要是低附加值產(chǎn)品，產(chǎn)品比較單一。磷石膏的堆存已經(jīng)嚴重影響了磷化工企業(yè)的發(fā)展，其綜合處置已經(jīng)成為磷化工企業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展道路上不可忽視的絆腳石。“十三五”時期，國家十分重視綠色發(fā)展工業(yè)，而大宗工業(yè)固體廢物中工業(yè)副產(chǎn)石膏的資源化利用就是其中非常重要的指標之一，面對國家所提出的于2035年達成美麗中國的建設目標，同時還要求持續(xù)改善黃河流域，長江流域等流域的水質(zhì)，為了達成以上這些目標，提高磷石膏的資源循環(huán)利用程度以及開展磷石膏減量化顯得尤為重要。推動磷石膏的資源循環(huán)利用不僅是切實保護長江流域水資源以及構(gòu)建環(huán)境友好型社會的重要舉措，而且對于增加經(jīng)濟，社會以及環(huán)境效益具有重要的意義。本文擬通過分析我國磷石膏資源循環(huán)利用的現(xiàn)狀，通過分析其典型區(qū)域磷石膏資源化利用，當前國內(nèi)的政策環(huán)境以及資源循環(huán)利用過程中所存在的問題提出我國磷石膏發(fā)展的對策，以期為磷石膏資源循環(huán)利用提供理論參考。第二章我國磷石膏產(chǎn)排現(xiàn)狀經(jīng)過調(diào)查磷石膏與磷肥的數(shù)據(jù)之后，我們發(fā)現(xiàn)二者之間的產(chǎn)量成正比關系。由于早期國家經(jīng)濟的迅猛發(fā)展以及農(nóng)業(yè)發(fā)展對于磷肥需求增加，我國磷石膏的產(chǎn)量在不斷增加，但是后期由于受世界金融危機使得國內(nèi)外市場低迷，國家積極倡導精準科學施肥以及整個磷肥產(chǎn)業(yè)其供大于求等多種因素的影響，我國磷肥的產(chǎn)量大幅增長的勢頭已去，逐漸趨于平緩增長，在后期逐漸下降，磷石膏的產(chǎn)量也逐漸下降。在此次實地調(diào)研中，根據(jù)現(xiàn)場企業(yè)多年的經(jīng)驗，磷石膏與磷肥之間的產(chǎn)出率約為1：5-5.2，以下磷石膏的產(chǎn)量根據(jù)該經(jīng)驗系數(shù)所得，磷肥產(chǎn)量的數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局。表1我國磷肥及磷石膏產(chǎn)量時間磷肥產(chǎn)量（萬噸）同比上一年增長磷石膏產(chǎn)量（萬噸）2019年1308.40-1.166672.842018年1323.76-11.816751.1762017年1501.01-19.267655.1512016年1859.110.19481.4612015年1857.26.559471.722014年1743.014.188889.3512013年1673.086.958532.7082012年1564.410.27978.4912011年1561.221.857962.2222010年1532.911.37817.8412009年1513.147717.014由表1可見，2010年起，我國磷肥產(chǎn)業(yè)進入可快速發(fā)展的時期，而且每一年之間的數(shù)據(jù)差異增大，2016年達到頂峰，同時，磷石膏的產(chǎn)量也隨之增加，在2017年之后其產(chǎn)量基本保持平穩(wěn)，產(chǎn)量基本在7000萬噸/年左右。根據(jù)圖1顯示，我國湖北、云南、貴州、安徽和山東五省的磷石膏產(chǎn)量占全國磷石膏總量的75.4%，其中湖北和云南的磷石膏產(chǎn)量占比最大，分別為24.9%，24.6%。圖1我國各省磷石膏產(chǎn)量占比圖2為全國磷石膏產(chǎn)量以及利用量和利用率的變化，2010年之前對于磷石膏基本沒有進行處理，主要是以堆存為主。由于磷石膏堆存量面積過大加之嚴重污染環(huán)境，對于加大磷石膏綜合利用的意見便在“十二五”規(guī)劃中提出。磷石膏的綜合利用率逐年上漲，自2012年上漲幅度也逐漸變大，在2019年，其綜合利用率達到40%，這就提前完成了“十三五”時期所定的目標，即在“十三五末”，磷石膏資源化利用率達到40%，爭取達到50%。圖22010-2019我國磷石膏產(chǎn)生量、利用量及綜合利用率第三章我國磷石膏資源化利用存在的問題一、我國磷石膏區(qū)域間發(fā)展不平衡我國磷石膏的產(chǎn)地具有典型的區(qū)域特征，其生產(chǎn)排放相對集中，而且地理位置偏遠，主要分布在云南、四川、貴州、湖北及安徽等地。各個地區(qū)之間磷石膏的資源化利用情況，磷石膏的品質(zhì)等都是不同的，而其作為建材產(chǎn)品在其產(chǎn)地市場基本達到飽和狀態(tài)，市場需求比較小，不利于磷石膏資源化利用的推進，而對相對發(fā)達的城市，由于受運輸成本的影響，有些供不應求。二、產(chǎn)品附加值低，但產(chǎn)品成本高磷石膏資源化利用產(chǎn)品附加值低，而且由于與市場已有的成熟產(chǎn)品相比一開始進入市場難度比較大，產(chǎn)品的價格低，但其成本卻居高不下。一方面是磷石膏含有氟，五氧化二磷等眾多雜質(zhì)，磷石膏的預處理增加成本，而且磷石膏資源化利用過程中會產(chǎn)生二次污染，我們需要完整配套的裝置設備，磷石膏中的雜質(zhì)會腐蝕設備，所以其設備裝置及維護成本也比較高。另一方面，磷石膏產(chǎn)地位置偏遠，遠離消費市場，增加運輸成本。這加劇了磷石膏資源化利用產(chǎn)品市場開拓的難度。三、綜合利用產(chǎn)品共性關鍵技術(shù)缺乏現(xiàn)有的磷石膏資源化利用產(chǎn)品附加值低，市場認可度低關鍵原因是其技術(shù)支撐能力薄弱。由于先進的在線質(zhì)量控制技術(shù)、低成本預處理技術(shù)及大規(guī)模、高附加值利用等共性關鍵技術(shù)開發(fā)緩慢[13]，導致磷石膏品質(zhì)差，雜質(zhì)多以及大宗消納量小，附加值低等問題沒有得到很好的改善。這阻礙了磷石膏規(guī)模化利用的實現(xiàn)，不利用磷石膏資源化利用的發(fā)展。我們應該加大對于磷石膏綜合利用產(chǎn)品共性關鍵技術(shù)的投入，盡早攻克這一難關。四、磷石膏資源化利用標準體系不完善磷石膏資源化利用的標準體系沒有完全覆蓋磷石膏原料，堆存，生產(chǎn)工藝，管理及綜合利用產(chǎn)品全生命周期，尤其是其生產(chǎn)工藝以及綜合利用產(chǎn)品標準規(guī)范的空白。一方面磷石膏相關標準的缺失，使得磷石膏制品采用其他標準來執(zhí)行，市場推廣難度加大，也限制了新型磷石膏制品的市場開發(fā)，嚴重影響了其資源化的利用進程。另一方面，對于部分已有的標準，其限值偏低，甚至有些僅僅限定了指標但并沒有相應范圍，相關標準不規(guī)范，這不僅增加了產(chǎn)品的成本而且其資源化產(chǎn)品品質(zhì)性能出現(xiàn)一系列的問題，使得市場認可度降低，沒有辦法達到批量化的生產(chǎn)利用。像在建材產(chǎn)品方面，對于新型的產(chǎn)品如裝配式建筑等沒有相關的標準來規(guī)范其生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品，我們應盡快從頂層設計出發(fā)制定相關的標準體系。五、有關磷石膏資源化利用的鼓勵和扶持政策有待完善雖然現(xiàn)階段國家對于磷石膏資源化利用非常重視，但其配套的財稅等優(yōu)惠政策發(fā)揮的不充分，有待進一步推進。磷石膏資源化利用其生產(chǎn)工藝復雜，預處理成本高，同時受運輸半徑的影響其物流費用高，迫切需要國家優(yōu)惠政策的扶持。而在我國在出臺相關政策文件的過程中沒有考慮到磷石膏相較于其他工業(yè)副產(chǎn)石膏其資源化利用的難度以及市場開拓的難度，缺乏對于磷石膏資源化利用針對性的扶持力度，而且對于已有的優(yōu)惠政策，在實際執(zhí)行過程中沒有落實到位，需要加強監(jiān)管。此外，政府在實施政策文件過程中也是存在一些問題。像200年12月，財政部、國家稅務總局《關于資源綜合利用及其他產(chǎn)品增值稅政策的通知》（財稅[2008]156號）中，又將本已享受免征增值稅優(yōu)惠的“磷石膏制水泥緩凝劑”產(chǎn)品排除在外，而且其優(yōu)惠政策覆蓋面不完全，對于磷石膏在化工方面的一些資源化產(chǎn)品都沒有享受優(yōu)惠政策，這更加大了磷石膏資源化利用的困難，嚴重制約了企業(yè)資源化利用的積極性。第四章磷石膏資源化利用現(xiàn)狀及途徑分析一、政策環(huán)境近年來，國家各級政府將焦點聚焦在大宗工業(yè)固體廢物的資源化利用上，為此相繼發(fā)布了一系列的法律法規(guī)政策來鼓勵各類企業(yè)加大磷石膏的資源化利用，減少其堆存量，為磷石膏的資源化利用提供了良好的政策環(huán)境。2019年國家極度關注磷石膏的資源化利用，同時這也是管理磷化工行業(yè)固廢全過程極為關鍵的一年。以下是近幾年發(fā)布的部分關于磷石膏的政策法規(guī)。表2近幾年部分磷石膏相關政策法規(guī)發(fā)布單位時間名稱政策解讀工業(yè)和信息化部2011年《關于工業(yè)副產(chǎn)石膏綜合利用的指導意見》完善工業(yè)副產(chǎn)石膏用于水泥緩凝劑生產(chǎn)水泥的稅收優(yōu)惠政策。工業(yè)和信息化部2015年《關于推進化肥行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的指導意見》到2020年，磷石膏資源化利用量從目前年產(chǎn)生量的30%提高到50%。國務院2016年“十三五”生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃推動重點行業(yè)治污減排。鼓勵建材或建材添加劑資源化利用磷石膏。國務院2016年“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案推進大宗固體廢物資源化利用。推動工業(yè)副產(chǎn)石膏資源化利用。工業(yè)和信息化部等2017年關于加強長江經(jīng)濟帶工業(yè)綠色發(fā)展的指導意見重點推進中上游地區(qū)磷石膏等工業(yè)固體廢物資源化利用。原環(huán)境保護部等2017年重點流域水污染防治規(guī)劃（2016--2020年）提高貴州烏江，清水江流域新建磷化工項目磷石膏資源化利用率。國務院辦公廳2018年“無廢城市”建設試點工作方案以磷石膏等為重點，探索實施“以用定產(chǎn)”，實現(xiàn)固體廢物產(chǎn)消平衡。長江經(jīng)濟帶發(fā)展領導小組辦公室2019年關于加強長江經(jīng)濟帶尾礦庫污染防治的指導意見將磷石膏庫納入重點尾礦庫監(jiān)管范圍，加強污染防治。生態(tài)環(huán)境部等2019年長江保護修復攻堅戰(zhàn)行動計劃推進“三磷”綜合整治。組織湖北，四川，貴州等省市開展三磷專項排查整治行動。財政部等2019年關于資源綜合利用增值稅政策的公告2019年9月1日起，納稅人銷售自產(chǎn)磷石膏綜合利用產(chǎn)品，可享受增值稅即征即退政策。貴州省人民政府2018年貴州省人民政府關于加快磷石膏資源綜合利用的意見2018年全面實施磷石膏“以用定產(chǎn)”；2019年起，在磷石膏零增長的基礎上，以每年不低于10%的速度消納磷石膏存量。湖北省經(jīng)濟和信息化廳2019年湖北省加快磷石膏資源綜合利用實施意見（征求意見稿）2019年起，力爭實現(xiàn)磷石膏消納量按10%的速度增加，直至全省磷石膏堆存量全部消納完畢。云南省生態(tài)環(huán)境廳2018年云南省固體廢物污染治理攻堅戰(zhàn)實施方案到2020年，實現(xiàn)固體廢物全過程監(jiān)管，工業(yè)固體廢物資源化利用率力爭達到56%。近五年不管是國家機關還是各級政府，其發(fā)布磷石膏相關政策的頻率明顯增加很多，國家開始倒逼磷化工行業(yè)重視磷石膏的產(chǎn)生以及資源化利用。在2015年之前國家有發(fā)布一些磷石膏相關的政策，但是磷石膏產(chǎn)生量還是逐年增加，利用率比較低，這主要是發(fā)布的政策標準制定不規(guī)范，不明確以及監(jiān)管力度不大，沒有形成長期有效的監(jiān)管機制。在2018年，為了積極響應長江流域保護及無廢城市建立，國家及各級政府發(fā)布了一系列政策，政策也更加全面、細致，也是在同年貴州率先提出磷石膏“以渣定產(chǎn)”，這無疑是讓磷石膏資源化利用跨了一大步，這幾年磷石膏的產(chǎn)生量減少，利用率明顯增加，這些政策的實施初步取得了不錯的成效。我們通過實施各類政策，鼓勵和支持各類磷石膏排放及綜合利用的企業(yè)加強其資源循環(huán)利用，不斷推動磷石膏資源化利用向固體廢物污染防治的“三化”原則（減量化，資源化，無害化）及全過程管理原則發(fā)展。磷石膏的資源循環(huán)利用迫在眉睫。二、磷石膏資源化利用現(xiàn)狀及途徑隨著國家及各級政府出臺的各類有關磷石膏的相關政策法規(guī)，人們越來越高度關注磷石膏資源化利用的問題。我國磷石膏的資源化利用始于20世紀90年代初[5]。自此，國家開始重視磷石膏的綜合利用，我國磷石膏的資源化利用也進一步提高，我國磷石膏由“以儲為主”向“儲用并舉”轉(zhuǎn)變[5]。雖然說近年來我國磷石膏的資源化利用逐年提高，但是磷石膏每年的堆存量以及歷史遺留的堆存量和磷石膏的綜合利用量之間還是存在比較大的差距，所以依然存在比較大的生態(tài)環(huán)保壓力和堆存壓力。根據(jù)圖3，圖4磷石膏綜合利用途徑來分析，我國磷石膏資源化利用途徑中應用最廣的是水泥添加劑以及外售。磷石膏其含眾多雜質(zhì)在很大程度上限制了其資源化利用的推廣。另一方面我國水泥產(chǎn)業(yè)市場處于消極狀態(tài)，產(chǎn)量不容樂觀，這也在一定程度上影響了磷石膏的用量。根據(jù)圖3，磷石膏資源化利用途徑多為低附加值產(chǎn)品，加之磷石膏資源化產(chǎn)品大多在偏遠地區(qū)，其銷售市場狹隘，物流運費高昂等。從全國各省利用情況來看，幾大產(chǎn)磷省中，貴州省利用率顯著提升，四川省利用率穩(wěn)步提升，云南省和湖北省的利用率基本保持穩(wěn)定，安徽省利用率也穩(wěn)步提升[6]。目前，我國磷石膏資源化利用途徑主要有以下幾個方式：1.建材方面（約占68%），例如水泥緩凝劑、石膏板等，這些資源化產(chǎn)品其附加值低，易受磷石膏中雜質(zhì)影響導致產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，品質(zhì)不均等。2.化工方面（約占4%），例如硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥、制硫酸等，該資源化產(chǎn)品其對于磷石膏品質(zhì)要求高，投資大，其設備高能耗，效率低等。3.農(nóng)業(yè)方面（約占2%），例如土壤調(diào)理劑、肥田劑等，由于磷石膏產(chǎn)地相對集中所以其使用區(qū)域有限而且磷石膏中含有氟，游離酸，重金屬離子等，加大了重金屬在土壤中積累的風險等。圖32019年我國各種磷石膏利用途徑占比圖42016--2019年我國磷石膏利用途徑情況分析（一）磷石膏在建材方面的應用1.水泥緩凝劑磷石膏和和天然石膏的主要成分極為相似，一般來說，我們通常用磷石膏替代天然石膏用作水泥緩凝劑，這也最大化的消納了磷石膏的用量。在水泥水化過程中，石膏溶解的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，從而達到緩凝的目的[7]。但是由于磷石膏中所含雜質(zhì)如氟、磷、重金屬等有害物質(zhì)會影響水泥緩凝劑的品質(zhì)以及會腐蝕生產(chǎn)設備，所以我們在使用磷石膏之前要對其進行改性處理。一般情況下，我們采用水洗，中和及煅燒等工藝去除其有害雜質(zhì)，并且相較于天然石膏，其水泥強度也有一定的增加，生產(chǎn)成本降低。日本作為磷石膏幾乎全部資源化利用的國家，其75%的磷石膏用作水泥緩凝劑。而且我國作為水泥生產(chǎn)大國，一年估計生產(chǎn)24億t水泥，同時在此期間大約需要8000萬t左右的石膏被消耗。因此，磷石膏用作水泥緩凝劑的使用量是非常龐大的，對磷石膏資源循環(huán)利用具有重大意義。2.建筑石膏目前，基于強度高、成本低以及綠色環(huán)保等優(yōu)點，磷石膏資源化利用較為成熟的方法之一是生產(chǎn)建筑石膏。通過預處理之后的磷石膏可以生產(chǎn)出不同的建筑石膏，而且其下游產(chǎn)品種類多樣，如紙面石膏板、石膏砌塊、石膏粉以及纖維石膏板等，其中在市場中需求最大的為石膏板及石膏砌塊。磷石膏用作石膏板和石膏砌塊的原理則是在凈化處理后的磷石膏中按照一定比例加入輔助原料，加水攪拌使其混合均勻，接著按壓定型最后將其干燥制成相應的產(chǎn)品，其工藝流程圖如下圖5。雖說建材市場對于建筑石膏的需求還是很大的，磷石膏用作建筑石膏可以消耗很大一部分磷石膏，但是磷石膏相較于天然石膏和脫硫石膏一方面其所含雜質(zhì)成分復雜而且不穩(wěn)定，磷石膏制成的建材產(chǎn)品附加值低以及產(chǎn)品的使用性能不高，這就致使磷石膏沒有任何競爭優(yōu)勢。另一方面，磷石膏生產(chǎn)地如湖北、云南、貴州、安徽以及四川都處于偏遠地區(qū)，自己地區(qū)對于磷石膏的建材產(chǎn)品市場處于飽和沒有能力去消納，而那些建材市場廣闊的城市遠離磷石膏生產(chǎn)地，加之磷石膏建材產(chǎn)品體積比較大龐大所以運費成本昂貴，經(jīng)濟效益低，難以拓寬銷售市場。因此，我們要想打開磷石膏建材產(chǎn)品的市場，必須致力于研究磷石膏的預處理，去除磷石膏中的雜質(zhì)，提高其質(zhì)量從而來提高磷石膏建材產(chǎn)品的附加值。圖4建筑石膏生產(chǎn)工藝流程圖3.筑路或填充磷石膏用于筑路或者填充不僅可以消納其堆存量，而且經(jīng)濟可行。李俊鵬等[9]等發(fā)現(xiàn)磷石膏用作路基材料，經(jīng)過壓實其比粘土等更加具有耐磨性，而且重金屬離子析出達到安全標準。在長期的經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)，磷石膏用來筑路并沒有對周圍的大氣，水文等環(huán)境造成影響。開磷集團已建成67萬t/a磷石膏路基穩(wěn)定層材料的生產(chǎn)裝置，每年可消納磷石膏55萬t左右[7]。磷石膏在經(jīng)過處理之后可用于于填充磷礦區(qū)，這不僅解決了因開采磷礦而出現(xiàn)的山體變形，崩落等問題，使得礦山生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體提升，還為大規(guī)模利用磷石膏打開新的大門。值得注意的是，在運用該工藝時我們也要評估其環(huán)境風險。（二）磷石膏在化工方面的應用1.硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥1915年，德國率先展開磷石膏分解制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的研究并在1969年建成第一家該工廠。而我國對于天然石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的探索是在20世紀50年代才開始推進。其主要得益于磷石膏中所含的硫和鈣元素。其主要原理是：在高溫下，將磷石膏脫水干燥分解成和、通過轉(zhuǎn)化變成氣體，再通過吸收制成硫酸；則與其他的輔料按一定比例調(diào)配攪拌變成生料，接著在回轉(zhuǎn)窯中高溫煅燒成熟料，再研磨成粉與其他輔料混合制成水泥。反應式如下：2CaSO4(2)SO312CaO+(4)其工藝流程圖見下圖5：圖5硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥生產(chǎn)工藝流程圖磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)的推廣不僅可以使得磷石膏的堆存減少而且也在一定程度上緩解了了我國硫資源緊張的問題。但是該技術(shù)所使用的裝置能耗比較高而且磷石膏分解效率低等問題也引起了磷化工企業(yè)的關注，人們在不斷研究突破技術(shù)上的局限性，使其真正意義上取得環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。2.制備硫酸鉀由于磷石膏制硫酸鉀作為一項新的技術(shù)取得了不錯的經(jīng)濟效益，國內(nèi)外都有很多相關的應用。其工藝主要有兩種分別是一步法和兩步法。相較于一步法，兩步法其整個工藝耗能小、硫酸鉀產(chǎn)品品質(zhì)性能好、可循環(huán)利用所產(chǎn)生的碳酸鈣等。其反應原理如下：2CaSO4(NH4其工藝流程圖如下圖6我們先去除磷石膏中的雜質(zhì)然后低溫下使其與反應，生成、，然后分離得到溶液與反應生成和，最后分離、洗滌及烘干得到硫酸鉀產(chǎn)品。圖6二步法硫酸鉀生產(chǎn)工藝流程圖3.制備硫酸銨聯(lián)產(chǎn)碳酸鈣目前，磷石膏制備硫酸銨聯(lián)產(chǎn)碳酸鈣的技術(shù)還是很成熟的，其主要是以氨和二氧化碳反應生成碳酸銨，讓其與磷石膏中的硫酸鈣發(fā)生復分解反應生成硫酸銨和碳酸鈣，反應如下：2NH(NH4磷石膏的具體工藝流程如下圖7。磷石膏制備硫酸銨聯(lián)產(chǎn)碳酸鈣的技術(shù)不失為一種雙贏的選擇，不僅消納了大面積堆存的磷石膏而且也減少二氧化碳。在今后我們可以進一步改進其技術(shù)，使得副產(chǎn)品的性能更加良好。圖7硫酸銨聯(lián)產(chǎn)碳酸鈣生產(chǎn)工藝流程圖（三）磷石膏在農(nóng)業(yè)方面的應用磷石膏中含有植物生長所必需的營養(yǎng)成分如鈣、鉀、硅等元素。一方面我們利用磷石膏中的鈣離子與土壤中的和反應生成沉淀并把土壤中所吸附的鈉離子置換出來[3]從而改善土壤的堿性，減小對于作物的危害。另一方面磷石膏所含的營養(yǎng)成分可以提高植物中氮和磷的吸收，而且還可以將磷石膏和一定比例的氮、磷等元素混合生產(chǎn)復合肥，從而使肥料的肥效增加。雖然說磷石膏用作土壤調(diào)理劑或肥料為磷石膏資源化利用提供了一個新的方式，但是磷石膏中含有氟、重金屬離子等有害物質(zhì)如果我們在使用過程中不進行預處理和無害化處理，會增加有害物質(zhì)在農(nóng)作物中積累的風險以及對周圍環(huán)境造成污染。此外，磷石膏在農(nóng)業(yè)方面的應用只是針對特定的土地開展有限的利用而且各個產(chǎn)地的磷石膏其品質(zhì)也有比較大的區(qū)別，所以我們也不能將這一技術(shù)大規(guī)模地應用。綜上所述，磷石膏資源化利用途徑主要有建材，化工以及農(nóng)業(yè)三個方面。一是建材方面，雖然磷石膏用作建材制品像筑路填充其消納量比較大，但是磷石膏的建材制品因為體積質(zhì)量大，所以易受運輸半徑的影響，成本較高，以及其主要用于房地產(chǎn)行業(yè)所以市場需求波動比較大，而且磷石膏制品附加值低。我們應該加大對建材產(chǎn)品的政策扶持力度并盡快規(guī)范其標準，來打開磷石膏做建材產(chǎn)品的市場。二是化工方面，一方面對于所產(chǎn)生的磷石膏質(zhì)量要求高，我們要提高磷石膏預處理工藝，而且該處理工藝所需設備能耗高，投資比較大但是其附價值高，可以延長產(chǎn)業(yè)鏈，增加經(jīng)濟效益，我們可以對于現(xiàn)有的工藝進行優(yōu)化改造，高端精細化的磷化工產(chǎn)品發(fā)展，另一方面其不會受到地域及市場的限制，是未來規(guī)?；昧资嗟挠行緩?。三是農(nóng)業(yè)方面，磷石膏在農(nóng)業(yè)方面的利用比較受地域影響，而且其消納量也是比較大的但是我們應該注意到其受益人的農(nóng)民大眾，而農(nóng)民對于磷石膏的認知是廢渣，接受度不高，這也限制了磷石膏在農(nóng)業(yè)方面的應用。第五章典型區(qū)域宜昌磷石膏資源化利用宜昌市地處長江流域，其磷礦資源十分豐富，儲量大，是該流域最大的磷礦基地，也是中國三大磷礦基地之一，其累計探明磷礦儲量43.85億噸，保有儲量40.55億噸，占全省保有儲量的54.16%[10]?；谫Y源優(yōu)勢，磷化工企業(yè)在宜昌市發(fā)展迅速但同時也產(chǎn)生了大量的磷石膏。這不僅阻礙了磷化工行業(yè)長期可持續(xù)的發(fā)展，而且對于長江流域的生態(tài)環(huán)境造成了嚴重污染。磷石膏的治理作為保護長江流域的關節(jié)環(huán)節(jié)，宜昌市政府在近幾年連續(xù)出臺系列政策，引導和支持磷石膏的資源化利用。因此，磷石膏的資源化利用刻不容緩。一、宜昌市磷石膏堆存現(xiàn)狀在早期，宜昌市磷石膏除了少部分用于生產(chǎn)建材產(chǎn)品之外，大部分都作為廢渣堆存，各類渣場用地達6000畝以上[11]。湖北省磷石膏的含量較高，除水溶性磷的含量較高外，其他組分及放射性含量都低于國家標準[12]。除了一些大型的企業(yè)采用濕法排渣，大多數(shù)企業(yè)采用濕法干堆，致使大氣環(huán)境污染，以及磷石膏在堆存中，其中水溶性和氟會隨雨水浸出，產(chǎn)生的酸性廢水會引起嚴重的環(huán)境地表水及地下水的污染。目前，宜昌市磷石膏堆存量達1億多噸，并且每年新增1000萬多噸。數(shù)據(jù)顯示，2019年宜昌市磷石膏綜合利用率達到31.2%。其中只有力達環(huán)?？萍加邢薰镜葌€別企業(yè)磷石膏綜合利用率達到100%，宜昌市磷石膏資源化利用壓力巨大。二、宜昌市磷石膏綜合利用現(xiàn)狀隨著國家大力推進大宗工業(yè)固體廢物的減量和資源化利用，宜昌市開始非常關注磷石膏的資源化利用，但宜昌市開始資源化利用磷石膏的階段相較于貴州還是比較晚的，利用率比較低，其資源化產(chǎn)品主要是水泥緩凝劑、建筑石膏粉、石膏砌塊、輕質(zhì)抹灰石膏等，未來致力于磷石膏生產(chǎn)路基材料的研究。其資源化產(chǎn)品比較單一，附加值低，消納磷石膏的生產(chǎn)規(guī)模小。以下表2是宜昌市磷石膏資源化利用的典型企業(yè)，其數(shù)據(jù)均來自本次調(diào)研。表2宜昌市部分磷石膏資源化利用企業(yè)序號企業(yè)名稱磷石膏產(chǎn)量（萬噸）資源化途徑年消納量（萬噸）資源綜合利用率備注1力達環(huán)?？萍加邢薰臼嗥鰤K/輕質(zhì)抹石灰膏/水泥緩凝劑20（已投產(chǎn)）/20（已投產(chǎn)）/120（正在安裝）100%專注于磷石膏的綜合利用和無害化處理的大型綜合化環(huán)保企業(yè)2新洋豐肥業(yè)有限公司140水泥緩凝劑7352%年產(chǎn)能88萬噸磷氨（1：2-2.2），配套40萬噸磷酸、120萬噸硫酸；資源化產(chǎn)品單一，技術(shù)自主研發(fā)但簡單3湖北宜化肥業(yè)有限公司150建筑石膏粉/水泥緩凝劑20/6053%年產(chǎn)能66萬噸磷酸二銨，配套120萬噸硫磺制酸、30萬噸磷酸、120萬噸選礦裝置；資源化產(chǎn)品以銷定產(chǎn)三、存在的問題及分析（一）宜昌市磷石膏總量大目前，宜昌市磷石膏堆存量近1億噸，每年新增磷石膏1000萬噸，而其消納的磷石膏量與產(chǎn)生量之間差距比較大。企業(yè)基本都是消納當年所產(chǎn)生的磷石膏，眾多磷石膏渣場庫環(huán)保安全隱患大。與此同時，與貴州等地相比，磷石膏綜合利用的基礎薄弱，任務艱巨。（二）產(chǎn)品成本高一方面，磷石膏品質(zhì)差在綜合利用之前要進行預處理，增加生產(chǎn)成本；另一方面，宜昌市磷石膏資源化利用產(chǎn)品多為建材產(chǎn)品，其體積和質(zhì)量龐大，增加運輸費用，還限制了銷售市場。我們在調(diào)研過程中得知某工廠在水泥緩凝劑裝置超負荷生產(chǎn)的情況下，平均一噸虧25--30元。（三）產(chǎn)品市場推廣難度大一是磷石膏產(chǎn)品的品質(zhì)層次不齊，很多產(chǎn)品沒有相應的標準；二是對于磷石膏綜合利用前期項目投資大，但是其產(chǎn)品附加值低，產(chǎn)品成本高，使得經(jīng)濟效益低；三是受傳統(tǒng)消費觀念，以及，而且磷化工企業(yè)的磷石膏渣場差異大品質(zhì)不穩(wěn)定，雜質(zhì)含量多且不均衡，使品質(zhì)得不到保證，使得市場對于磷石膏制品的認可度不高，與天然石膏相比，競爭優(yōu)勢不明顯。（四）相關標準體系不完善目前，林石膏制品的標準沒有全面覆蓋產(chǎn)品，使得有些制品無規(guī)可依。像磷石膏作為裝配式建筑實際利用效果很不錯但并未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，主要是其缺乏相應的資源化產(chǎn)品標準和規(guī)范。這些制品只能參照其他相關的標準，產(chǎn)品的質(zhì)量不能有效控制，市場接受度低。（五）市場競爭激烈宜昌市眾多磷化工企業(yè)面臨市政府對于工業(yè)副產(chǎn)磷石膏的要求，眾多磷化工企業(yè)開始進行磷石膏基產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售的項目投資，而那些主營磷石膏綜合利用的企業(yè)處于不利的位置，長期虧損，這必然打擊磷石膏資源化利用企業(yè)的信心。另一方面，市場上很多企業(yè)之間出現(xiàn)眾多同質(zhì)化產(chǎn)品，新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展不明朗。第六章我國磷石膏資源化利用資源化利用建議一、我國磷石膏資源化利用的對策建議（一）控制磷石膏的無害化產(chǎn)排，提高磷石膏品質(zhì)處于上游的磷化工企業(yè)應該轉(zhuǎn)變對磷石膏的觀念即磷石膏是產(chǎn)品。在其生產(chǎn)工藝流程中，重視磷石膏的質(zhì)量，降低磷石膏中的雜質(zhì)及水分而不是為了提高經(jīng)濟效益而忽視磷石膏的品質(zhì)。磷石膏的凈化處理會增加磷石膏資源化利用的周期及成本甚至會出現(xiàn)安全環(huán)保問題。另一方面，我們應該改進磷化工企業(yè)生產(chǎn)磷肥的生產(chǎn)工藝，及時調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，來從源頭減少磷石膏的產(chǎn)生量。此外，我們可以對產(chǎn)生磷石膏的磷化工企業(yè)，對于其堆存的磷石膏按一定比例收取環(huán)境風險基金，倒逼企業(yè)重視磷石膏產(chǎn)生量，一定程度上緩解磷石膏的堆存壓力。（二）加快磷石膏資源利用技術(shù)研發(fā)和推廣，強化技術(shù)支撐一是加強磷石膏資源化利用企業(yè)與高校及科研院所間的合作，建設技術(shù)交流平臺邀請相關行業(yè)如建材行業(yè)等參與其中，政府應加大對于技術(shù)研發(fā)的資金投入，結(jié)合周邊市場及下游產(chǎn)業(yè)做好產(chǎn)品定位，因地制宜低開發(fā)更多磷石膏資源化產(chǎn)品。二是加大研發(fā)實現(xiàn)磷石膏資源化利用產(chǎn)品規(guī)模生產(chǎn)及高附加值的技術(shù)。而且推廣示范性的實用技術(shù)，建立一些龍頭企業(yè)，強化成熟的資源化產(chǎn)品的技術(shù)，打造品牌效應，將這些資源化產(chǎn)品納入政府的一些市政工程及住房建設之中，建立典型的示范工程，提高市場對于磷石膏資源化產(chǎn)品的認可度。此外，可以加強地區(qū)與地區(qū)之間的交流，像貴州省磷石膏資源化利用還是取得不錯的成效，可以鼓勵湖北，安徽等地去貴州參觀學習其技術(shù)。（三）加大磷石膏資源化利用的政策支持力度首先政府應該設立專項資金，用于磷石膏資源化利用主營企業(yè)，利用磷石膏資源化產(chǎn)品企業(yè)的按一定比例獎勵，而且將這些企業(yè)納入綠色企業(yè)范疇，為其開通綠色通道，減少其運輸費用等來激勵磷石膏資源化利用企業(yè)。其次加大對于磷石膏資源化利用關鍵技術(shù)攻克的資金補貼，建立長效的激勵機制，并加大磷石膏資源化利用新技術(shù)研究及推廣的政策扶持，減少同質(zhì)化產(chǎn)品的大量涌入。最后我們可以對一些新型的磷石膏資源化產(chǎn)品減免或降低稅收，相關的優(yōu)惠政策可以稍微傾斜，調(diào)動企業(yè)積極性。在資金補貼過程中應該綜合考慮磷化工企業(yè)磷石膏資源化利用量和資源化利用率兩者。（四）加快完善磷石膏資源化利用標準體系由于缺乏相關的標準規(guī)范，磷石膏資源化產(chǎn)品不能規(guī)?；挠糜谑袌?。磷石膏的資源化利用標準有些跟不上其新型資源化產(chǎn)品出現(xiàn)的速度，我們應該及時的更新修訂行業(yè)標準。應該綜合考慮磷石膏資源化產(chǎn)品的整個生命周期，使其各個階段都有標可依。一是適當提高磷石膏排放的指標來提升其品質(zhì)。二是制定林石膏資源化產(chǎn)品質(zhì)量檢驗標準，建立專業(yè)的檢測中心來進行安全認證，提高磷石膏資源化產(chǎn)品的大眾認可度。三是完善磷石膏建材產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)技術(shù)的標準，可將磷石膏納入住建部門推廣目錄，使得建材行業(yè)更加認可磷石膏用作建材產(chǎn)品。（五）重視磷石膏資源化利用的宣傳引導首先政府應該協(xié)助磷石膏資源化利用企業(yè)多舉辦線上及線下的推介會，讓更多的人了