中国磷石膏资源化综合利用研究进展2023.docx
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1、中国磷石膏资源化综合利用研究进展2023目录摘要湿法磷酸工业副产物磷石膏含有可溶磷、氟,各种盐类,重金属及有机物等杂质,难于利用。巨量磷石膏的堆存,既侵占大量土地,又污染周边水、土和大气,破坏生态环境,同时严重阻碍磷化工的可持续发展,亟待开展好并大力推进磷石膏的减量化、资源化利用。介绍了我国磷石膏的产排量及分布,分析了近几年磷石膏的利用途径、利用量以及利用率,讨论了磷石膏在水泥、建材、农业及化肥行业等领域的应用研究及产业开发等,最后展望了磷石膏的资源化综合利用发展方向。1磷石膏的来源和特点磷石膏主要来源于湿法磷酸工艺产生的一般工业固体废物,生产It磷酸会产生5t磷石膏。其90%以上为CaSO4
2、2H2O,还含有少量的磷、氟、有机物、氧化物以及少量重金属和放射性物质等杂质,对环境有较大的影响。磷石膏是磷肥工业湿法磷酸生产中排放的一种大宗工业固体废物,每生产1吨湿法磷酸(以五氧化二磷计)大约排放4.55吨的磷石膏。磷石膏的主要成分是二水硫酸钙,同时还含有未分解的磷矿、残余的磷酸、氟化物、酸不溶物、有机质等成分。我国磷石膏的产生地主要集中在长江流域的湖北、云南、贵州、四川、安徽五省。据不完全统计,2023年我国磷石膏产生量大约7500万吨,利用率不到50%;全国磷石膏堆存量已超过6亿吨,磷石膏的大量堆存不仅侵占了土地资源,其中含有的水溶性五氧化二磷和水溶性氟等有害物质直接威胁长江流域水环境
3、安全。随着国家对生产安全和环境越来越重视,相关的条例和法规越来越细致与完善,企业对于解决磷石膏的堆存问题和综合利用方面的需求越来越迫切。虽然我国磷石膏的主要有害杂质是P2O5和F,但是其品位和杂质含量受多种因素影响,不同企业、不同批次生产的磷石膏,其化学组成与杂质含量都会有所变化。通过对比湖北、云南、贵州和四川这些国内主要产地的磷石膏的化学成分,选取其中具有代表性的部分企业的磷石膏主要化学成分及放射性指数,通过分析可知,除云南地区外,大部分企业的磷石膏的P2O5含量高于水溶性的要求(P20508%)云南地区企业生产的磷石膏中磷含量虽然较低,但是其中SiOz含量明显高于其他地区,在资源化利用时需
4、要特别处理。个别企业的磷石膏F含量也超过需求,需要进行降氟处理。不同地区磷石膏中的放射性核素含量差异也较大,个别地区样品的内照射指数和外照射指数均超过建筑材料放射性核素限量中A类装饰装修材料对放射性核素限量的要求。不同地区磷石膏中所含杂质的差异较大,导致其工艺参数难以把握,甚至有些地区磷石膏需要单独设计处理工艺,效率低下。磷石膏主要有灰黑色和灰白色两种,颗粒直径一般为550m,结晶水含量20%25%.磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物,其组分主要是二水硫酸钙。磷石膏的组成比较复杂,除硫酸钙以外,还有未完全分解的磷矿、残余的磷酸、氟化物、酸不溶物、有机质等,其中氟和有机质的存在对磷石膏的资源
5、化利用影响最大。磷石膏的随意排放堆积严重破坏了生态环境,不仅污染地下水资源,还造成土地资源的浪费。磷石膏是湿法生产磷酸工艺产生的副产物,每生产It磷酸(以P2O5计)副产45t磷石膏,颜色呈灰白色或灰黑色,主要成分是CaSO42H2O,其含量高于天然石膏,但由于含有可溶磷、共晶磷、可溶氟和有机物等许多有害杂质,使得磷石膏不能直接利用。如磷石膏用于生产建材产品时,要满足国家标准GB/T23456-2018磷石膏中一级或二级指标的要求;磷石膏用于生产水泥缓凝剂时,要符合NY/T10602006水泥生产用磷石膏的规定,3(附着水)8.0%,(P2O5)1.5%;磷石膏用于生产硫酸联产水泥时,一般要求
6、磷石膏中(S03)40%(P205)3(Mgo)VI.8%、(SiO2)9%;磷石膏用于生产纸面石膏板时,一般要求(K20+Na20)4o目前,全球的磷石膏堆存量已达60亿t,每年仍然还以1.5亿t的速度新增。而中国是全球第一大磷肥生产国,也是第一大磷石膏副产国,磷石膏堆存量已经达到4亿3每年仍以大约5000万t的速度递增。巨量磷石膏的堆存,不仅占用大量耕地面积,而且还会对地下水、土壤、植被和大气环境造成污染,严重制约磷化工企业的健康发展。因此,如何低成本、高值化的规模化利用磷石膏是目前亟待解决的问题,对绿色环保和磷肥行业的可持续发展具有重要的现实意义。2 .磷石膏的综合利用背景我国的磷石膏产
7、量很大,2016年以后每年产出7500万t以上,且大部分磷石膏利用率较低,仅有个别企业能够实现“以用定产”。每年要堆积4500万t左右的磷石膏,占用大量土地资源,同时造成巨大的环境压力。磷石膏含有磷、氟、有机物、氧化物、以及少量重金属和放射性物质等杂质,对环境有较大的影响。在降雨和长期堆存中,磷石膏浸出液会污染地表水、土壤和地下水;在磷石膏堆场进行机械操作以及遇到干燥大风的天气时,还会产生扬尘,造成粉尘污染;磷石膏中的磷、汞、镉和放射性元素等有害杂质会随着蒸汽进入大气,也会对大气环境造成危害。并且磷石膏库通常具有较高的势能,一旦发生溃坝造成泥石流,不仅会造成严重的生态问题,还会严重威胁周边居民
8、的生命财产安全。2016年以来,国家越来越重视大宗固体废弃物综合利用问题,相继出台了更加全面、细致的政策。国务院“十三五”规划中,明确提出要推动磷石膏等产业废弃物的综合利用,工信部与财政部也相继出台指导意见和增值税优惠目录,随后又颁布了新环保法和环境保护税法,为磷石膏的综合利用提供政策支持和法律保障。湖北、贵州、云南等磷矿大省也推出了促进磷石膏综合利用、减少磷石膏堆积的政策。如湖北省财务厅出台了相应的增值税政策,销售自产磷石膏资源综合利用产品,可享受70%的增值税退税政策,以此提高企业对磷石膏综合利用的积极性;云南省制定了云南省工业固体废物资源综合利用评价管理实施细则,来规范省内的资源综合利用
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