圖為開磷集團用磷石膏磚建成的單身公寓。（張繼軍 攝）
目前，我國已經實現磷石膏由“以儲為主”向“儲用并舉”的方向轉變。“十二五”期間，我國還提出要將磷石膏綜合利用率由現在的20%提高到30%，爭取達到40%。對此，業內專家指出，我國磷石膏應用種類繁多、規模持續擴大，但是同時也面臨著技術、標準、成本、設備等諸多因素制約，實現“十二五”目標任務依然艱巨。面對廣闊的市場前景，磷石膏企業需內外兼修，開發新型高附加值產品，不斷擴大應用范圍。
下游應用已百花齊放
磷石膏在我國應用范圍十分廣泛，已經用于生產水泥緩凝劑、建筑石膏粉、新型石膏建材、土壤調理劑和硫酸等產品。
目前，磷石膏最主要的應用領域仍然是建筑材料市場。其中，磷石膏替代天然石膏作為水泥緩凝劑是目前應用最廣、消納磷石膏量最大的產品路線，國內現已形成年產460萬噸的生產能力，每年消納磷石膏約360萬噸，使用量為水泥量的3%~5%。“磷石膏是一種比天然石膏更好的膠凝材料，能有效降低水泥生產成本。如果磷石膏質量和添加量控制合理，水泥的強度還優于天然石膏生產的水泥強度。” 全國硫酸工業信息站高級工程師紀羅軍介紹說。
除了用作水泥緩凝劑，隨著我國建設新農村和城鎮化步伐的加快，以及取消黏土磚應用的范圍不斷擴大，新型石膏建材產品的市場需求也日漸旺盛，而應用磷石膏可制成多種多樣的新型石膏建材產品。應用磷石膏制成的建筑石膏粉是制備新型石膏建材所需的基本原料，我國現已建成年產220萬噸建筑石膏粉的生產能力，年利用磷石膏210萬噸左右；應用磷石膏生產的石膏標磚具有承重、防水、抗凍等功能，我國已成功研發了以磷石膏為主要原料、添加適量堿性激發劑、經成型蒸壓養護后制磷石膏標磚的生產技術，現已建成6套生產裝置、年產7.5億塊的生產能力，每年可消納100萬噸磷石膏；磷石膏還可用于制紙面石膏板、石膏砌塊等新型石膏建材產品，記者在采訪中了解到，目前國內磷肥企業通過采取自制、合作、聯營等多種方式，已形成了年產近3億平方米紙面石膏板和400萬平方米的石膏砌塊的生產能力，每年可消納磷石膏近240萬噸。
此外，磷石膏工業化產品還有道路建設材料、礦山填充材料和土壤改良劑等。磷石膏因呈酸性并含有硫、鈣、鎂等元素，因此是一種適用于改良鹽堿、沙漠地的土壤改良劑。據了解，目前云南、甘肅等地每年應用近100萬噸磷石膏用于改良土壤。
利用磷石膏中的硫、鈣元素生產化工產品，實現資源的循環利用也是業內關注的焦點。自上世紀90年代開始，我國掀起了磷石膏制硫酸聯產水泥的高潮，盡管受到技術和經濟條件的限制，但目前魯北化工、甕福等企業和多個科研院所依然在進行石膏制酸的技術和生產研究。山東魯北化工股份有限公司PSC公司副總經理高強告訴記者，魯北化工年產15萬噸磷銨、副產磷石膏制20萬噸硫酸、聯產30萬噸水泥裝置于1997年5月開工建設，1999年建成投產，是石膏制酸技術最先進、規模最大的聯產裝置之一。該裝置用生產磷銨排放的廢渣磷石膏生產水泥熟料，水泥熟料與粉煤灰磨制水泥，磷石膏分解產生的二氧化硫氣體制硫酸，硫酸返回用于生產磷銨，資源在生產全過程得到高效循環利用。該項目既有效地解決了廢渣磷石膏堆存占地、污染環境、制約磷復肥工業發展的難題，又開辟了生產硫酸和水泥新的原料路線，減少了水泥生產所造成的二氧化碳氣體的排放。
磷石膏制硫酸銨是我國磷石膏資源化利用的一條新途徑，該工藝流程短、設備少，可以消耗大量的磷石膏和二氧化碳。甕福集團在印尼公司20多年磷石膏制硫酸銨的成熟生產技術的基礎上，自主研發對工藝、設備自控等方面作了進一步優化，現已建成年產25萬噸的硫酸銨生產線，每年消耗磷石膏約104萬噸，減排二氧化碳氣體17.084萬噸。
“十二五”期間，我國磷肥生產企業將加強與建材行業的溝通與合作。圖為甕福達州化工有限責任公司與利奮建材集團的磷石膏綜合利用合作簽字儀式。 （企業供圖）
市場前景將海闊天高
在“十一五”期間，磷石膏已經應用于制造建筑材料、化學品等多個領域。對未來磷石膏的應用前景很多專家也十分看好，他們普遍認為，在“十二五”期間，我國建筑等行業的快速發展為加快推進磷石膏綜合利用提供了廣闊的市場空間，磷石膏應用領域面臨空前的發展機遇。
工信部2011年11月29日發布的《建材工業“十二五”發展規劃》提出，“十二五”期間新型墻體材料比重將由55%上升到65%，作為新型建筑材料的石膏建材將具有極大的應用空間。中國建材聯合會石膏建材分會副秘書長楊再銀認為，磷石膏用于水泥行業和新型建材行業都具有很大的市場推廣潛力。
統計數據顯示，2011年我國用作水泥緩凝劑的石膏消耗量約8300萬噸；紙面石膏板產量24.2億平方米，消耗石膏約2300萬噸；粉刷石膏、石膏砌塊、墻板等墻體材料約消耗800萬噸；用于配制陶模石膏的α-半水石膏和β-半水石膏合計約360萬噸。全年共消耗石膏約1.2億噸。“由此可見，水泥行業消耗了大量的石膏，同時也說明墻體及裝飾材料行業對石膏的需求量也有巨大潛力。”楊再銀說。
新型墻體市場的蓬勃發展為磷石膏應用提供廣闊的空間。楊再銀介紹說，2010年我國房屋竣工面積277450.2平方米，墻體材料產量約8500億塊標準磚。如果墻體材料總量的20%為石膏基材料，那么石膏墻體材料的使用量將達到13億平方米，按照每平方米消耗100千克石膏計算，則需要消耗石膏1.3億噸。
楊再銀認為，在推動墻材革新的各種因素中，建筑結構的變化起到了至關重要的作用。隨著我國建筑以磚混結構向框架、剪力墻結構發展，需要使用大量非承重墻體材料，這為石膏墻板的發展提供了極為廣闊的空間，將對磷石膏的消耗起到非常大的作用。
記者了解到，紙面石膏板消耗石膏量在我國建材業中占第二位。近幾年，大型紙面石膏板廠已經100%使用脫硫石膏或磷石膏為原料生產紙面石膏板。據楊再銀預計，紙面石膏板行業近幾年產能增長率在15%～20%，隨著紙面石膏板產量的增長，磷石膏用量還將進一步增加。
另外，業內專家指出，由于我國硫資源比較缺乏，硫黃對外依存度一直居高不下，將磷石膏中的鈣、硫元素作為資源，按循環經濟的減量、循環和再利用的原則生產硫酸和水泥，是實現資源最大化的有效途徑，也是未來磷石膏應用具有巨大潛力的領域。“我國產生的磷石膏中的硫資源達到1300萬噸，折硫酸約4000萬噸，約占全年產量的54%。如果能將磷石膏的硫資源完全利用起來，市值將高達240億元。”成都千礪金科技創新有限公司總理經龔家竹給記者算了一筆賬。
記者還了解到，“十二五”期間，我國磷肥生產企業將繼續加強交流合作，積極開拓磷石膏制品的下游市場。一方面，將加強與建材行業、設計研究單位、建筑業的溝通與合作，不斷提高產品的市場占有率；另一方面，加大與農業科研部門的合作，開展磷石膏做土壤調理劑的機理與應用基礎研究。
跨越鴻溝須多方合力
面對廣闊的市場前景，要全面推廣磷石膏應用仍面臨技術、成本等諸多障礙。推廣磷石膏應用作為一項系統工程，尚須國家政策支持、各地方政府部門大力推廣；生產企業生產出符合市場需求的高質量產品；科研院所、企業共同攻克技術瓶頸制約；相關協會積極服務、協調、引領行業發展。“要實現‘十二五’磷石膏綜合利用30%的目標，磷肥行業任務依然艱巨，因此要加快對磷石膏制建筑材料等下游產品應用推廣，開發低成本的磷石膏生產硫酸、硫銨等化學品技術，同時加大磷石膏生產高端石膏晶須等高附加值精細產品的技術研發力度。”武希彥說。
采訪中，專家詳細分析了目前磷石膏的各項應用所面臨的障礙，并為如何破解難題提出建議。在磷石膏制建材產品方面，盡管國家明確鼓勵將磷石膏作為新型石膏建材產品的原材料選擇之一，但是磷石膏生產建材產品的下游市場還有待拓展。
據武希彥介紹，由于我國電廠脫硫石膏在產品質量上比磷石膏有一定的優勢，具有產品比較分散、靠近終端市場等優點，而且當前我國天然石膏開采成本較低，不利于以磷石膏替代天然石膏的推廣。目前我國磷石膏生產的建材產品附加值低，具有很強的地域特性，存在著經濟的運輸半徑和合理的銷售范圍，而高濃度磷復肥企業多處于偏遠地區，因此，磷石膏制建材產品面臨著當地市場的容納量和長距離運輸的制約。
在磷石膏用于水泥緩凝劑方面，楊再銀表示，目前脫硫石膏、天然石膏比較充沛，如果磷石膏的到廠價格和其他種類石膏相比沒有競爭優勢，水泥廠一般不會積極采用磷石膏做水泥緩凝劑。因此，在盡可能多使用磷石膏生產石膏建材的同時，應該將水泥緩凝劑作為大量處理磷石膏的首選措施；在磷石膏排放大省，政府應該出臺禁止使用天然石膏做水泥緩凝劑的政策。
河南建材研究設計院有限責任公司副總工程師鄭建國則表示，在保證應用效果的前提下，磷石膏的利用應走低投入、高產出的技術路線。“現有的水泥生產工藝是以天然石膏為設計基礎的，要使磷石膏作為水泥緩凝劑進行工業化應用，其性能就必須滿足水泥生產要求，因此應對磷石膏改性處理進行深入研究。”鄭建國說。
在磷石膏制酸方面，四川大學化工學院教授鐘本和認為，目前我國磷石膏制酸企業大部分采用焦炭還原磷石膏制酸技術，這種辦法對磷石膏質量要求高、流程長、投資大、操作難度大、生產成本高，導致經濟效益較差，我國應加緊開發硫黃還原分解磷石膏制酸等新工藝。武希彥告訴記者，硫酸市場價格的復雜多變也是磷石膏制酸企業必須考慮的問題，因此應進行詳細的成本核算，同時要優化工藝，降低生產成本。
此外，我國尚缺乏磷石膏利用的準入條件和磷石膏綜合利用產品的相關標準，也制約著磷石膏應用的推廣。安徽大學高分子材料研究所教授劉寶珠表示，由于我國尚無類似磷石膏磚的國家或行業標準，因此產品質量只能參考燒結磚、混凝土實心磚、石膏砌塊等相關產品標準，制約了磷石膏磚產品的推廣。
武希彥認為，除了相關標準之外，在一些石膏建筑材料的設計、施工、監理、驗收等環節，也缺乏相關的標準和操作規范，特別是在新型的石膏膠黏劑等建筑材料的應用上。“我國磷肥企業利用磷石膏完全代替混凝土，可以直接包裹螺紋鋼作為建筑的承重材料，與傳統建材完全不同，但是很多標準和規范都遠遠沒有跟上磷石膏產品的發展步伐，施工公司不知道如何操作，學習就要很長的時間。”武希彥說。
對此，業內專家認為，加快制定詳細的準入條件和相關標準，是規范并指導磷石膏的生產和應用、不斷推進磷石膏資源化利用的一個有效手段。專家建議，國家應進一步完善磷石膏綜合利用標準體系，充分發揮行業協會、科研院所和專業標準化機構的作用，適時制修訂生產建材的磷石膏標準，加快磷石膏綜合利用相關產品標準、檢測標準、應用標準制修訂，并加快研究制定磷石膏綜合利用建材產品施工標準或規范，以達到規范磷石膏綜合利用產品市場，促進磷石膏應用的不斷推廣。
