磷石膏的综合利用探讨

磷石膏的综合利用探讨

李柯欣,杜雅洁

昆明市生态环境科学研究院 云南 昆明 650000

摘要：湿化磷酸工艺生产中，磷石膏为主要固废物，含量包括石膏、磷、氟和杂质，会影响生态环境。我国磷石膏的生产量较多，尽管利用率上升，但存储量非常多。现代社会高度重视生产安全、环境，并且完善了一系列法律规定，所以要高效处理磷石膏利用问题。本文研究中，重点分析磷石膏的综合利用问题，仅供参考。

关键词：磷石膏；综合利用

每生产1t磷石膏，就会产生5t磷石膏，且磷石膏内的石膏含量非常多，会严重危害生态环境。我国磷石膏产量多，面临堆存压力、环境风险等难题。国家出台一系列政策法律保护环境安全，尤其关注磷石膏的堆存问题，所以要做好磷石膏综合利用工作。

1、磷石膏的综合利用方向

磷石膏的利用率持续增加，并且应用到农业、化工行业、建材行业，并且以建材行业应用为主。

1.1磷石膏在农业中的应用

农业种植领域，磷石膏可以作为土壤调理剂，缓释肥。通过相关研究可知，磷石膏制作的土壤改良剂，能够加快小麦生长速率。据国外学者研究，农业干旱期施加磷石膏，能够增加阳离子，减少氯离子，加强土壤肥力。将磷石膏使用量控制在4-6mg/ha时，禾本科作物产量明显增加。

1.2磷石膏在化工领域的应用

化工行业在使用磷石膏时，要将其转化为其他硫物质，比如硫酸钾、硫酸铵、硫酸等，作为硫酸钙晶须的制备物质。国内学者使用亚熔盐技术，使用氯化钾、碳酸铵、磷石膏制备农用硫酸钾。国外学者将磷酸、磷石膏作为原料，使用氨溶液调节酸碱值，促进化学反应，制备羟基磷灰石、硫酸铵。常压水热法条件下，以磷石膏制备半水硫酸钙晶须。

1.3磷石膏在建材领域的应用

当前，磷石膏的资源化使用途径广，并且以建材领域为主要方向，可以作为水泥添加剂、制备石膏板、路基填充物、石膏粉等。有学者将磷石膏作为基体材料，通过碳酸氢铵制作造孔剂、十二烷基硫酸钠作为渗透剂、羧甲基纤维素钠制作造孔剂，加大基体材料的抗压强度。将储能材料、石膏材料结合在一起，能够制作储热、保温类材料。在砂浆内添加磷石膏，制作的水泥基复合材料的性能非常强。使用柠檬酸处理磷石膏，能够获得商业石灰石、混合粉煤灰，将其作为回填材料。

2、磷石膏综合应用的问题

2.1矿物成分差异大

磷石膏内的有害杂质主要为五氧化二磷、氟，杂质含量、品位的影响因素多。不同企业生产的不同批次的磷石膏，杂质含量、化学组成的差异明显。选择代表性磷石膏的化学成分、放射性指数发现，除过云南地区外，其他地区企业磷石膏的五氧化二磷含量较高。云南地区的磷石膏内，虽然磷含量低，但二氧化硅的含量高，与其他地区表现出明显差异，因此要关注资源化利用。还有部分企业的磷石膏内含有大量的氟，所以要减少氟含含量。不同地区生产的磷石膏，放射性核素含量存在明显的差异，样本内照射指数、外照射指数，均明显超出标准限量。此外，磷石膏内含的杂质差异明显，很难有效把控工艺参数，则要优化设计磷石膏处理工艺，以增加处理效率。

2.2磷石膏物理性质的影响

为了增加磷酸生产率，要对磷石膏进行冲洗、过滤处理，以加大磷石膏含水量，增加结晶颗粒，降低反应活性。通过冲洗处理后，能够增加煅烧能耗。通过对晶体状态的分析发现，磷石膏、天然石膏存在明显的成分差异。据学者研究，天然石膏的晶体为燕尾双晶，磷石膏晶体为板状晶体。晶体过滤处理时，水平层相互叠加，对间隙液体的流动影响大，导致可溶杂质很难排出，延长产品的板凝时间，降低强度。

2.3磷石膏化学性质的影响

使用磷石膏制作建筑材时，会受到各类杂质影响，比如有机物、磷、氟、二氧化硅等，导致建筑材料的力学性能、环境适应性下降。特别是磷物质，会极大影响建筑材料的性能。磷酸及盐在水化时，溶液内的钙离子生成难溶磷酸，附着在石膏表面，对石膏的溶出度、水化度影响明显，还会延长凝结时间，增加结构疏松度，降低成品强度。磷、硫为同族元素，使用磷酸根替换硫酸根，石膏内为化学键结构状态，分离、消除的难度大。磷石膏内残留较多的氟，会加剧氟污染，危害农作物的生长。国内学者在某地区使用不同量的磷石膏后，对小麦籽粒进行检测，结果发现，增加磷石膏的使用量之后，小麦籽粒的氟含量也会增加，甚至超过产品安全限制。在对磷石膏基质进行改良后，种植不同种类的蔬菜，检测发现氟含量超标。

2.4重金属与放射性因素的影响

与国外相比，国内磷矿的重金属、放射性元素含量少，因此不会产生较高的危害性。重金属含量、放射性核素含量，对磷石膏的工程应用价值影响小。但是针对农业领域，若选用磷石膏作为肥料，土壤会产生放射性核素、重金属污染。在云南某产地烤烟施使用磷石膏，烟草地上部砷超标。将磷石膏施加在大豆种植地，检测大豆籽粒内的铅、汞、镉超标。在元素周期表内，磷石膏内的放射性元素隶属于钙族，很容易被农作物吸收，之后通过食物链再进入到人体。所以农作物种植过程中，必须谨慎使用磷石膏。

2.5技术限制的影响

当前，多数磷石膏的利用途径不太完善，增加技术限制，所以应用推广不足。磷石膏的品位、杂质量，多半是受到矿石类型、处理方式、生产工艺的影响。如果化学成分存在明显差异，则很难把控工艺参数，且并非所有利用途径都适合磷石膏。有学者使用尾矿制备微晶玻璃，工业化生产理论研究不完善，增加整体生产成本。磷石膏的成本、杂质表现出比较明显的差异时，就会改变微晶玻璃的配比，降低利用效率。在去除磷石膏的重金属时，也可以使用螯合沉淀法，将碱添加到磷石膏内，从而调整pH值，增加整体处理成本。应用净化磷石膏，可以制作矿物质土壤改良剂，虽然可进行土壤的修复、改良处理，但是对土壤、农作物的影响明显。当理论研究不成熟，生产成本高，则会对磷石膏的循环利用产生影响。当技术水平成熟之后，才可以充分利用磷矿固废，提升资源使用效率。

2.6其他影响因素

磷石膏的资源化利用率低，多是由于附加值不高所致。长时间运输会增加成本支出，所以市场竞争力较弱。我国中西部地区是磷石膏的主产区，市场需求已经达到饱和状态，若向东南沿海地区运输磷石膏，则承担的运输成本非常高。磷石膏缺乏完善的产品标准，因此要遵循其他标准，对现行工艺、石膏的规范性的影响明显，市场认可度较低。

3、提升磷石膏综合利用率的有效对策

3.1扩展磷石膏综合利用范围

按照市场需求，调整磷石膏的综合利用方案。云南地区的磷石膏多用于建材行业，同时扩展其他可利用途径，比如磷石膏掺料路基，采空区磷石膏回填工艺。同时注重产学研合作，研发附加值较高的产品，实现磷石膏的产业化应用，延伸磷肥企业的产业链。

3.2加大政策与技术支撑力度

完善磷石膏利用政策与标准，推广综合利用产品。同时要研发关键性技术，注重与科研院校建立合作关系，基于产业发展、市场需求角度，以免不满足市场需求。国家要出台关于磷石膏综合利用的政策，必须财政补贴政策、税收优惠政策等，为相关企业提供专项资金支持，实现磷石膏的产业化发展。

4、结束语

综上所述，企业应当参考磷石膏的特点，研发高效的脱磷脱氟技术，增加磷石膏的pH值，将其应用到农业领域、化工领域、建材领域，同时要探究磷石膏应用的影响因素，从而充分发挥出磷石膏的应用优势。在未来发展中，还要进一步扩展磷石膏的应用途径，攻克技术难关，加大政策与技术支撑力度，提升磷石膏的循环利用率，增加额外的经济效益。

参考文献

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