磷石膏综合治理是世界性难题,也是制约磷化工及新能源材料产业发展的最大障碍。3月30日—31日,中国磷复肥工业协会在湖北宜昌召开全国磷石膏综合利用现场交流会,会议指出,行业要高度重视磷石膏综合利用问题,加强源头减量减排及磷石膏无害化处理,不断拓宽磷石膏综合利用途径,加快实现磷化工产业绿色高质量发展。透过会议记者观察,和过去相比,关于磷石膏综合治理表现出五个方面的新动向,受到行业普遍关注。
动向一从“处理好”向“利用好”转变
解决好磷石膏这一行业关键问题的出路,重在综合利用。湖北宜化集团磷氟产业副总裁虞云峰表示,宜化集团在战略上把磷石膏综合利用作为企业磷化工发展的生存之战;在战术上把磷石膏视为“放错地方的资源”,努力推动磷石膏从“处理好”向“利用好”转变。目前湖北宜化集团副产磷石膏600万吨/年左右。从2012年开始已累计建成12套磷石膏综合利用装置,年总处理能力385万吨左右。这两年更是突飞猛进,综合利用率从2020年的46%上升到2022年的73%。目前还有4个项目在建。
据中国磷复肥工业协会数据显示,近年来,我国磷石膏产生量和综合利用成效明显。2022年磷石膏产生量7700万吨,同比下降3.8%;2022年磷石膏综合利用量3880万吨,同比提高6.3%,其中,水泥缓凝剂1180万吨,同比提高10.8%;石膏建材955万吨,同比提高8.5%;矿井充填和生态修复900万吨,同比提高8.4%;外售外供530万吨,同比下降20.5%;筑路70万吨,同比下降5.4%;制硫酸水泥消耗87万吨,同比下降24.3%。
从“处理好”向“利用好”转变,这是行业磷石膏综合利用实践的进步与深化,更是行业思想认识的转变与提高。工业和信息化部节能与综合利用司司长黄利斌强调,要深刻认识到工业绿色转型的必要性和紧迫性,绿色发展是工业高质量发展的不竭动力,做好磷石膏综合利用工作是我国磷化工高质量发展的一道“必答题”。他表示,推进经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节。要实现工业的高质量发展,必须改变大量生产、大量消耗、大量排放的粗放型生产模式,将发展的基石牢牢建立在资源的高效利用和绿色低碳循环发展的基础上,让绿色成为新型工业化的底色,扎实推动磷化工产业绿色发展,加大磷石膏污染防治和综合治理。
动向二直面治理“质与量”矛盾
目前,我国磷石膏堆存量8亿多吨,年产量约7700万吨左右,综合利用率2022年为50.4%。但是磷石膏存量大,组成复杂、低附加值、技术不成熟等多因素成为导致磷石膏利用困难的重要原因。四川大学化学工程学院副院长唐盛伟表示。
中国磷复肥工业协会副秘书长王臣也表示,磷石膏综合利用过程中,主要面临市场综合利用产品附加值低、同质化严重,区域市场竞争激烈,市场开拓难度大,对某些产品市场还存在一些误解,产品质量也有待提高。堆存方面,库存较高,部分磷石膏库到达设计年限,一些地方磷石膏库出现限批。企业在磷石膏综合利用产品生产上投资大,开车率较低,绝大部分处于亏损状态。目前,工业石膏产量2.76亿吨,利用才1.29亿吨;脱硫石膏产量1.36亿吨,利用仅0.81亿吨,因此,磷石膏在综合利用“质”与“量”上的问题突出。
宜昌市经济和信息化局党组成员、总工程师丁寒松同样表示:“目前,磷石膏综合利用存在着产业地域发展不平衡、关键技术亟待突破、产品市场推广难度较大、项目要素支持保障困难等问题。”
直面矛盾才能从根本上解决问题。湖北每年副产磷石膏约3000万吨,现有磷石膏库47个、堆存量约3亿吨,每年新增堆存量约1000万吨,是磷石膏的年产生量、堆存量全国最大的省份。湖北省经济和信息化厅原材料工业处处长邓忠明表示,加大磷石膏综合治理,推进磷石膏综合利用,既是湖北省磷化工产业转型升级的艰巨任务,也是坚持生态优先、绿色发展的必由之路。湖北坚持保护与发展并重、应急和谋远结合,对标对表、精准施策,以壮士断腕、刮骨疗毒的决心和滚石上山、攻坚克难的韧劲,答好磷石膏污染防治和综合治理“必答题”,湖北省研究制定全国首个以省委、省政府名义印发的《关于加强磷石膏综合治理促进磷化工产业高质量发展的意见》,制定出台全国首部磷石膏污染防治的地方性法规《湖北省磷石膏污染防治条例》,在全国率先研究制定《湖北省磷石膏无害化处理技术规程(试行)》,按照“控制增量、消化存量、逐步平衡”的原则,确定综合目标,扩大综合应用,磷石膏综合利用取得良好成效。
根据湖北省磷石膏信息化监管平台统计,2022年湖北省磷石膏综合利用率达70.36%,比2021年提高了30个百分点,超额完成50%的年度目标任务。
动向三突出“三化”方向,打好组合拳
会上,中国磷复肥工业协会副秘书长王臣表示,磷石膏综合利用要从无害化、资源化、减量化三个方向发力,精准施策,提高综合利用水平。
无害化处理是基于消除或减少磷石膏堆存或使用时对于环境风险的潜在影响,是实现磷石膏资源化、提升磷石膏质量,推动多用途、多途径治理利用的重要措施。
资源化是提高磷石膏综合利用产品质量,拓展应用场景的根本措施。在生产过程中实现资源化,如将磷矿中的钙、镁、氟、碘、稀土等有益矿物提取出来再利用,实现全元素资源化,价值化,同时提高磷石膏品质;有条件的实现酸解多元化,优化酸解工艺,提升磷石膏质量。
减量化是通过科学利用中低品位磷矿、产品结构调整、磷矿全元素生产过程资源化、磷肥产品高效化,实现磷石膏源头减排,比如在产品结构调整方面,适度调整高低浓度磷肥比重,提高硝酸磷肥比重,推动高效磷肥;在磷素提效方面,生产过程提高磷素有效性、防止磷素在土壤中的固化、提高磷素在土壤中的迁移距离、促进磷素在土壤中的再活化、高效磷肥在农业中的推广使用。
王臣进一步强调,磷石膏综合利用遵循“三化”方向,同时,还要打好组合拳:一是不断拓展应用场景,综合利用产品要形成高中低档梯次,增加与同类产品的竞争力,提高成熟市场的用量,同时积极开发新的市场领域,从深度和广度上拓展磷石膏综合利用产品应用场景,实现利用量的增长。二是优化过程管理。要将工作重心前移,从原料开始要实现全过程的优化提升,实现绿色生产达到磷石膏在线资源化,落地无害化。三是推动源头减排。通过科学利用中低品位磷矿、产品结构调整、磷矿全元素生产过程资源化、磷肥产品高效化,实现磷石膏源头减排。
坚持多条腿走路,是磷石膏综合利用这一关键问题的有效解决办法。中国磷复肥工业协会理事长修学峰表示,在磷石膏综合利用上,行业要不断总结经验,积极探索大量化、规模化应用的新路径、新场景,推广综合利用的新产品、新工艺、新装备,推动磷石膏实现源头减量减排,提升综合利用水平,加快实现无害化处理与资源化利用,把磷石膏这个世界性难题解决推向深入。
动向四不断推进综合利用多层级提升
会议提出,行业要精准施策,推进磷石膏综合利用层级不断提升。对于巩固提高类,比如现有技术成熟,已在市场得到广泛应用的,资源化后可从深度和广度上拓展应用场景,如巩固发展在水泥缓凝剂、β石膏粉及下游产品如纸面石膏板、抹灰石膏、石膏切块、石膏条板等建材产品的利用规模。
对于努力促进类,比如现有技术成熟,已实现工业化生产,满足应用场景要求,具有发展潜力的综合利用,但由于标准滞后、经济运行成本不稳定,资源化后可以通过进一步优化工艺,降低成本,完善标准得到明显提升的,要努力促进,如在硫资源循环利用、生态修复、土壤改良、路基材料等领域的应用。
对于鼓励发展类,比如现有技术成熟,产品附加值高,市场潜力大,但由于受制于原料等影响不能稳定生产,资源化后可以通过优化创新技术进行改善,如磷石膏制α高强石膏粉、无水II型石膏粉、石膏基胶凝材料、自流平石膏砂浆、玻璃纤维增强石膏(GRG)、填充材料等。
当前,长江经济带总磷污染治理也提上日程,对磷化工企业发展指明方向。围绕“十四五”长江经济带总磷污染控制思路,生态环境部环境规划院水生态环境规划研究所高级工程师韩旭对推进“三磷”污染综合整治政策做了介绍。在磷矿开采方面,韩旭提到,一是提高新增磷矿采矿准入门槛,加强磷矿资源管控。二是推进大中型矿山磷矿开采,不再新建露天磷矿山,不再开发新建50万吨/年以下的小型磷矿山。三是进一步选取先进选矿技术,提升磷化工矿石原料磷含量,从源头降低磷污染排放。
针对磷化工企业,韩旭强调,一方面推进磷化工园区综合治理。全面推进“一企一管,明管输送”改造,完善园区雨污分流设施建设。另一方面引导磷化工企业企业开展清洁生产改造。提高精细磷酸盐、磷系阻燃剂、表面活性剂、抗氧化剂等湿法净化磷酸加工产品比重。利用半水、二水-半水磷酸工艺技术改造现有二水法生产装置,提升磷酸的生产技术水平。黄磷、磷肥企业达到清洁生产水平Ⅱ级以上的不低于80%。
在磷石膏库的管理方面,韩旭强调了四点,一是全面提高长江经济带磷石膏综合利用水平。加大磷石膏在制硫酸联产水泥和碱性肥料中的使用力度;加强磷石膏在建材方面综合利用推广,持续推进建筑石膏、高强石膏、无水石膏、净化石膏等的应用;继续实施磷石膏无废害充填,扩大充填应用范围。二是推进磷石膏渣场整治,建设和完善截洪沟、渗滤液收集池和应急池等。三是停用时间超过3年、无经营主体及库容已满的磷石膏库,加快完成闭库治理并销号。四是2025年底前,基本完成长江流域磷石膏库综合整治。
动向五瞄准关键技术攻关
技术创新是产业发展的“永动机”。与会者普遍期望在选矿技术、净化技术、磷素的缓控释技术、磷素防固化技术,在线资源化技术、α石膏粉和无水Ⅱ型石膏粉生产技术等方面要全力推动技术创新攻关,为磷石膏综合利用提升价值赋能。
目前磷石膏综合利用在技术创新上不断突破。中国五环工程有限公司通过绿色工艺的推广应用,实现磷化工产品升级、技术升级、环保升级。在磷石膏无害化技术方面,通过磷石膏改性技术,实现磷石膏的稳定化、无害化,使其性质接近于磷矿石,为安全堆存及后续综合利用提供基础保障。在绿色湿法磷酸技术方面,通过半水-二水法及二水-半水法磷酸技术,降低能耗,提高磷回收率,减少了磷矿石的开采量,从源头减少进入污水及磷石膏的磷含量。在含磷废水制DCP技术方面,通过技术改造,以磷石膏暂存场回水、渗滤液及酸性循环水排水为原料生产DCP(饲料级磷酸氢钙),提高磷的回收率,实现磷的有效梯级利用。
湖北宜化集团也加大技术创新,在磷矿选矿技术方面,通过选矿技术减少磷酸生产环节中的磷石膏产生量。运用了重选、光电选、色选等系列技术,正在建设“采选充”一体化装置,经试验可减少约10%左右产出量。在磷石膏深度脱色提纯技术方面,通过“水洗+浮选+无害化+水处理”集成技术,获得净化石膏、高纯白石膏、无害化石膏三个中间产品,满足不同磷石膏制品的原材料需要,废水全部回收。目前该技术已通过中试,正在进行工业装置设计建设。
湖北祥云(集团)化工股份有限公司在磷石膏无害化处理应用实践方面迈出坚实步伐,采用“水洗+碱洗”一体化工艺技术对磷酸车间副产的磷石膏进行处理,可最大限度回收磷石膏中的水溶磷,同时提高处理后石膏的pH值,并将磷石膏中的部分水溶性有害杂质转化为不溶性惰性物质,该流程处理后的磷石膏可以作为合格的水泥缓凝剂外卖或进一步加工成附加值较高的产品。
贵州磷化集团在磷石膏净化提纯技术研究方面,也先后开展了单纯水洗、“水洗+浮选”、旋流-静态微泡浮选、“水洗+化学试剂+浮选”等四种处理工艺技术研究试验,取得了成效。目前建筑石膏生产的一步法、二步法、蒸汽法三种工艺,产品质量可满足不同市场需求。
绿水青山就是金山银山,高质量发展势在必行。无论是从国家发展战略层面,还是企业自身转型升级需求,妥善解决好磷石膏综合利用都是行业和企业绕不过去的重要课题。与会代表纷纷表示,企业必须有所担当,也希望国家在政策上给予更大扶持,比如希望国家成立磷化工创新发展联盟,统筹推进磷石膏综合治理;制定国家磷石膏无害化处理技术规程,减少磷石膏制品二次污染,消除磷石膏堆存安全环保风险;科学确定磷石膏综合利用率;对磷石膏无害化处理要给予政策支持和财政补贴;适度放开磷石膏堆场的审批限制;对磷石膏制硫酸水泥给予政策和财政支持;鼓励电厂对燃气脱硫工艺改进鼓励电厂尾气脱硫生产硫酸,进行硫资源回收;推动地方加强区域性协同配合等,总之,政企合力,集全社会力量,共同推进磷石膏综合利用提质升级,功在当代,利在千秋。