1 引言

我國(guó)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，農(nóng)業(yè)耕地普遍存在“缺磷少鉀”現(xiàn)象，磷肥在我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)重要地位。生產(chǎn)磷肥需要大量磷酸，目前全球約90%的磷酸采用濕法生產(chǎn)，磷石膏是濕法生產(chǎn)磷酸時(shí)排放的固體廢棄物。通常，每生產(chǎn)1噸磷酸(H3PO4)產(chǎn)生約(4.5-5.0)噸磷石膏。全球磷石膏的年產(chǎn)量約為(1.0-2.8)億噸，而其利用率只有15%左右[1]。中國(guó)磷復(fù)肥工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《磷石膏利用現(xiàn)狀及“十三五”發(fā)展思路》中顯示，2014年我國(guó)磷石膏產(chǎn)量高達(dá)7600萬(wàn)噸，各種途徑的磷石膏利用量合計(jì)為2300萬(wàn)噸，年綜合利用率為30.3%，提前實(shí)現(xiàn)了“十二五”規(guī)劃的利用率達(dá)30%的目標(biāo)，并提出到“十三五”期末，磷石膏的綜合利用率要達(dá)到40%，磷石膏堆場(chǎng)必須符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保長(zhǎng)周期運(yùn)行[2]。

目前，我國(guó)磷石膏大部分采用露天堆放和傾入大海兩種方式處理，堆存的磷石膏渣已經(jīng)超過(guò)1.2億噸，不僅侵占大量土地，而且其中含有磷和氟等雜質(zhì)還嚴(yán)重危害周?chē)拇髿狻⑼寥篮偷叵滤壬鷳B(tài)環(huán)境。因此，亟待加強(qiáng)對(duì)磷石膏的資源化利用，一方面高效地消耗堆積的磷石膏，解決土地侵占和環(huán)境污染等問(wèn)題，另一方面也促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，具有重要的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)意義。

本文介紹了磷石膏的基本性質(zhì)、雜質(zhì)類(lèi)型和預(yù)處理方式，從制備石膏建材、生產(chǎn)水泥緩凝劑以及制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥等方面重點(diǎn)論述了磷石膏在國(guó)內(nèi)外建筑材料領(lǐng)域的資源化利用現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)階段磷石膏利用過(guò)程中存在的一系列問(wèn)題，提出了相應(yīng)的解決措施，最后展望了其應(yīng)用前景。

2 磷石膏的基本性質(zhì)和預(yù)處理方法

2.1 基本性質(zhì)

磷石膏礦(Ca5(PO4)3F)與硫酸反應(yīng)制備磷酸的反應(yīng)機(jī)理如式(1)所示[3]。該反應(yīng)產(chǎn)生的磷石膏副產(chǎn)物中主要含有二水結(jié)晶物CaSO4˙2H2O。與天然石膏相比，該副產(chǎn)物中CaSO4˙2H2O的含量約為85%，但含水率高，顆粒和結(jié)晶形態(tài)均不同。

Ca5(PO4)3F+5H2SO4+10H2O→3H3PO4+5CaSO4˙2H2O+HF (1)

由于磷礦的來(lái)源復(fù)雜，磷酸生產(chǎn)工藝各異，導(dǎo)致磷石膏含有較多不同成分的雜質(zhì)，主要分為可溶性雜質(zhì)、不溶性雜質(zhì)和放射性雜質(zhì)。正是由于這些雜質(zhì)的存在，限制了磷石膏的資源化利用。磷石膏的主要雜質(zhì)成分如表1所示。

可溶性雜質(zhì)主要包括可溶性氟化物、游離的磷酸和硫酸及其鈉鹽、鉀鹽和鈣鹽等，可溶性磷會(huì)使石膏凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度降低，鈉、鉀鹽則會(huì)使干燥后的石膏制品出現(xiàn)晶花并粉化。

不溶性雜質(zhì)有兩種：一是磷礦中存在且不會(huì)酸解的硅砂、未分解的礦物和有機(jī)質(zhì);二是磷礦酸解時(shí)與硫酸鈣共同結(jié)晶產(chǎn)生的磷酸二鈣、不溶性磷酸鹽和氟化合物。共結(jié)晶磷酸鹽會(huì)與溶液中的Ca2+反應(yīng)生成難溶的磷酸三鈣，使磷石膏晶格粗化，凝結(jié)速率減慢，強(qiáng)度降低[4]。

磷石膏中放射性物質(zhì)的種類(lèi)和數(shù)量根據(jù)磷礦產(chǎn)地的不同有較大差異，放射性比活性超標(biāo)的磷石膏會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生極大危害，不宜使用。

2.2預(yù)處理方法

為了消除雜質(zhì)產(chǎn)生的不利影響，磷石膏在使用前需要進(jìn)行一定的預(yù)處理。法國(guó)、日本、德國(guó)、澳大利亞和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已掌握了較為成熟的預(yù)處理工藝，我國(guó)直到1995年才由銅陵化工集團(tuán)公司與澳大利亞博羅公司合資興建了國(guó)內(nèi)第一套磷石膏凈化裝置，開(kāi)始了國(guó)內(nèi)針對(duì)磷石膏的凈化處理嘗試。

根據(jù)不同的雜質(zhì)類(lèi)型，磷石膏的預(yù)處理方法主要有水洗、浮選、石灰中和(化合)、煅燒、篩分、成粒、球磨和自然陳化等[1,5]。磷石膏凈化技術(shù)應(yīng)用情況如表2所示[6]。

水洗是除去可溶性雜質(zhì)和懸浮于水面的有機(jī)物的最常用也最有效的方式。

浮選是將水和磷石膏以合適的比例輸入到浮選設(shè)備，在水洗時(shí)除去附在水面的有機(jī)物的方法。

石灰中和改性法通過(guò)加入石灰等堿性物質(zhì)中和磷石膏中殘留的酸，調(diào)整pH值，同時(shí)將可溶性磷和氟轉(zhuǎn)化成惰性難溶鹽，消除其不利影響。

煅燒法主要用于脫除磷石膏中的游離水和結(jié)晶水，降低粘度，易于輸送。該工藝是消除共晶磷的唯一有效途徑。

篩分法可以去除粒徑在(200-300)μm以上含雜質(zhì)較多的大顆粒，主要適用于雜質(zhì)分布嚴(yán)重不均的情況。

球磨是改善磷石膏顆粒結(jié)構(gòu)的有效途徑。通過(guò)球磨，磷石膏中的二水石膏晶體規(guī)則的板狀形貌和均勻尺度被破壞，呈柱狀、板狀和粒狀等多樣化，同時(shí)顆粒粒度變小，顆粒級(jí)配由正態(tài)分布變?yōu)樯⒙植迹黾恿四z結(jié)材的流動(dòng)性。一般控制球磨后磷石膏比表面積為(3500-4000)cm2/g。球磨工藝本身不能除雜，必須與其它預(yù)處理工藝配合使用。

磷石膏在自然晾干半年后，水、有機(jī)質(zhì)以及磷和氟的含量均會(huì)大幅度降低，再陳化(3-5)天，將物料中的可溶性無(wú)水硫酸鈣轉(zhuǎn)化為半水石膏，即可進(jìn)一步提高熟石膏的性能。

3 磷石膏在國(guó)內(nèi)外建筑材料領(lǐng)域的資源化應(yīng)用

從國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，磷石膏的資源化利用主要集中在以下三個(gè)方面[7]：

(1) 建材類(lèi)：利用磷石膏為原料，經(jīng)過(guò)凈化、煅燒、活化和加壓等工藝制成相應(yīng)的石膏建材(如：石膏粉、石膏板、石膏砌塊、石膏磚等)和水泥緩凝劑等。

(2) 化工類(lèi)：利用磷石膏為原料，經(jīng)過(guò)一系列的制漿過(guò)濾、鹽鹽反應(yīng)、蒸發(fā)結(jié)晶和高溫烘干等過(guò)程制成硫酸銨、硫酸鉀、碳酸鈣和氯化鈣等。

(3) 農(nóng)業(yè)類(lèi)：利用磷石膏的酸性及含有大量農(nóng)作物生長(zhǎng)需要的養(yǎng)分的特點(diǎn)，可將其用做土壤改良劑，提高土壤的滲水性，還可作為硫肥和鈣肥。

磷石膏循環(huán)利用技術(shù)路線如圖1所示[6]。

圖1 磷石膏循環(huán)利用技術(shù)路線圖

西方發(fā)達(dá)國(guó)家和日本等國(guó)在磷石膏資源化利用的研究中起步較早。20世紀(jì)初，德國(guó)研制開(kāi)發(fā)出用磷石膏為原料制備硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的工藝，50年代又在水泥工業(yè)上應(yīng)用磷石膏作緩凝劑，利用率達(dá)95%。法國(guó)在70年代初期研究出了以磷石膏生產(chǎn)β-半水石膏的工藝。

目前，全世界磷石膏的有效利用率僅為4.5%左右，也就是說(shuō)全世界每年得到綜合利用的磷石膏只有1260萬(wàn)噸，日本、韓國(guó)和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家磷石膏的利用率相對(duì)較高。世界各國(guó)國(guó)情差異明顯，美國(guó)有豐富的天然石膏和硫資源，其磷石膏中放射性物質(zhì)含量較高，只能采用將磷石膏堆放而不利用的方法[8];日本由于國(guó)內(nèi)天然石膏資源缺乏，磷石膏有效利用率達(dá)到90%以上，其中75%左右用于生產(chǎn)熟石膏粉和石膏板。而一些不發(fā)達(dá)國(guó)家磷石膏的利用率相對(duì)較低，一般以直接排放為主。

天然石膏是一種傳統(tǒng)的建筑材料，磷石膏與天然石膏中二水石膏含量相差不多，這為磷石膏在建筑材料上的應(yīng)用提供了便利，國(guó)內(nèi)外對(duì)磷石膏在建材方面應(yīng)用進(jìn)行了大量的探索和研究。

3.1 磷石膏在建筑石膏中的應(yīng)用

將石膏粉制成紙面石膏板、纖維石膏板、麥草石膏板和石膏隔墻板等可大量用于裝飾材料中。而由于現(xiàn)有的粘土磚耗用大量耕地資源，以石膏為原料的空心砌塊、空心條板、石膏燒結(jié)磚和石膏免燒磚等也在現(xiàn)代高層建筑的墻體材料得到廣泛應(yīng)用。此外，粉刷石膏、嵌縫石膏和充填石膏等也是重要的建材制品[9]。這些產(chǎn)品因其優(yōu)良的溫度調(diào)節(jié)性、絕熱性能、易于施工以及輕質(zhì)和美觀的特性，具有很好的市場(chǎng)前景。

磷石膏用于生產(chǎn)石膏膠凝材料的主要有α型和β型半水石膏。其工藝流程大體分兩類(lèi)[9]。

(1) 利用高壓釜法將二水石膏轉(zhuǎn)換成α型半水石膏，即：磷石膏廢渣→浮選除雜→水熱轉(zhuǎn)化→真空固液分離→成型。德國(guó)的朱立尼公司(Gebr, Giulini)將二水磷石膏水洗后再用高溫高壓蒸汽處理，將其轉(zhuǎn)化成α型半水石膏。英國(guó)ICI公司則現(xiàn)加水將磷石膏制成料將，洗滌后送入高壓釜中轉(zhuǎn)化。南京化學(xué)工業(yè)公司磷肥廠與上海建筑科學(xué)研究院合作制取的α型半水石膏，其抗拉強(qiáng)度達(dá)40MPa。南京大廠鎮(zhèn)建材廠利用南京化學(xué)工業(yè)公司磷肥廠的副產(chǎn)物磷石膏生產(chǎn)α型半水石膏，產(chǎn)品質(zhì)量超過(guò)二級(jí)建筑石膏標(biāo)準(zhǔn)。

(2) 利用燒烤法使二水石膏脫水成β型半水石膏，即磷石膏廢渣→浮選除雜→固液分離→干燥→煅燒→粉磨→成品。

在裝飾建材方面，磷石膏中雜質(zhì)的含量和性質(zhì)影響很大：磷使石膏試件凝結(jié)延緩，強(qiáng)度下降;氟則會(huì)縮短凝結(jié)時(shí)間，降低抗折強(qiáng)度;有機(jī)質(zhì)會(huì)影響成品的表面質(zhì)量和強(qiáng)度發(fā)展;放射性元素更是設(shè)計(jì)安全和環(huán)保的重要因素。在日本和德國(guó)等磷石膏研究較早、利用率較高的國(guó)家，已經(jīng)有很多成功的經(jīng)驗(yàn)，日本用于制石膏制品的磷石膏占到磷石膏總量的75%左右;我國(guó)直到上世紀(jì)90年代初才開(kāi)始嘗試凈化磷石膏，1995年，澳大利亞博羅公司和銅陵化工集團(tuán)合資建設(shè)了磷石膏凈化裝置，于1997年5月建成投產(chǎn)了40萬(wàn)噸/年精制磷石膏的裝置規(guī)模，由博羅公司上海紙面石膏板廠生產(chǎn)的粉刷石膏和紙面石膏板暢銷(xiāo)海內(nèi)外[10]。

利用磷石膏制造新型墻體材料的生產(chǎn)工藝尚存在諸多問(wèn)題亟待解決。目前只能通過(guò)在磷石膏中摻入有機(jī)樹(shù)脂、水泥等其它粘結(jié)劑或硅物質(zhì)物料及石灰，經(jīng)高壓或中壓蒸養(yǎng)后制備墻體材料，現(xiàn)有的技術(shù)路線和工藝條件不能達(dá)到大面積取代粘土磚和用作高層建筑承重墻體材料的目標(biāo)。李兵兵等人采用加入緩凝劑延長(zhǎng)磷石膏初凝時(shí)間，加入發(fā)泡劑使其輕質(zhì)化的方法，設(shè)計(jì)出一種在180℃低溫煅燒可得的輕質(zhì)墻體材料，改善了現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝[11]。高輝充分利用磷石膏自身的膠凝屬性，提出了“水化重結(jié)晶工藝”制備磷石膏免燒磚的新途徑。這些都為磷石膏資源化技術(shù)的工藝技術(shù)和推廣應(yīng)用提供了新的研究思路和方向。

3.2 用于生產(chǎn)水泥緩凝劑

水泥熟料中摻入適量的石膏可以調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間，提高水泥最終強(qiáng)度，這也是近年來(lái)天然石膏最重要的消耗途徑。為了緩解天然石膏的開(kāi)采壓力，同時(shí)減少磷石膏的堆積，國(guó)內(nèi)外對(duì)磷石膏作水泥緩凝劑及其對(duì)水泥性能的影響的研究也逐漸增多[12-15]。通常情況下，經(jīng)除雜后的磷石膏需先進(jìn)行中和處理，制成直徑(10-40)mm的小球粒或石膏粉，經(jīng)陳化提高強(qiáng)度后，再與熟料混合磨成水泥。磷石膏中未處理的磷、氟等有害雜質(zhì)會(huì)影響其調(diào)凝效果。如磷和水泥中的CaO反應(yīng)生成難溶的Ca3(PO4)2，包覆在C3S、C2S和石膏表面，導(dǎo)致磷石膏的調(diào)凝作用不穩(wěn)定，影響水泥強(qiáng)度的發(fā)展，限制了磷石膏的使用[16]。因此，磷石膏中的可溶性磷和氟均需控制在一定的范圍內(nèi)，同時(shí)，磷石膏在摻加前需要進(jìn)行前期處理，易產(chǎn)生水體污染和大量不可回收利用的硫。

J˙H˙Potgieter等[17]研究表明磷石膏可以代替天然石膏作為水泥緩凝劑用于普通硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥中。

彭家惠等[18]研究指出磷石膏經(jīng)石灰中和后于800℃煅燒的無(wú)水石膏作水泥緩凝劑，克服了磷石膏作緩凝劑時(shí)水泥早期強(qiáng)度低的缺陷，其強(qiáng)度性能優(yōu)于采用天然石膏的水泥。

CN104261716A[16]公開(kāi)了一種磷石膏基水泥調(diào)凝劑及制備方法，馮恩娟等人將乙二醇、木質(zhì)素磺酸鈣和四甲基碘化銨按一定的比例配制成分散劑，均勻噴灑在混合均勻的磷石膏和由生石灰、煅燒明礬石和偏硅酸鈉組成的改性劑中，經(jīng)陳化反應(yīng)、烘干得到磷石膏基水泥調(diào)凝劑。該發(fā)明中，改性劑的加入有效消除了磷石膏中有害雜質(zhì)對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響，分散劑的摻加則減小了顆粒間的摩擦，增大了顆粒間的潤(rùn)滑性，對(duì)于解決磷石膏易堵塞下料倉(cāng)的問(wèn)題有實(shí)際意義。

在日本，用作水泥緩凝劑的石膏有75%來(lái)自磷石膏[14,20]。在我國(guó)，用磷石膏作為緩凝劑的實(shí)驗(yàn)也已逐步推廣應(yīng)用到水泥生產(chǎn)中。1995年，福建省龍海市磷肥廠經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)探究，成功的用磷石膏代替天然石膏用作水泥緩凝劑，并在工業(yè)化應(yīng)用和推廣中取得良好的效果。1999年，銅陵化工集團(tuán)10萬(wàn)噸/年水泥緩凝劑的公司建成投產(chǎn)，用磷石膏作水泥緩凝劑的措施也取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥

磷銨廠、硫酸廠和水泥廠利用一條生產(chǎn)線，將磷銨的廢渣——磷石膏制得硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥，硫酸再返回用于生產(chǎn)磷銨，原料產(chǎn)品干燥產(chǎn)生的爐渣作為水泥的混合材料。

硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥制備工藝如下[10]：磷銨廠的磷石膏肥料運(yùn)至水泥廠，CaSO4在高溫下分解成CaO與SO2氣體，CaO與SiO2、Al2O3、Fe2O3等一起煅燒形成水泥熟料，SO2氣體返回硫酸廠，送入硫酸裝置制取硫酸。反應(yīng)過(guò)程如式(2)和(3)所示。

CaSO4+2C=CaS+2CO2 (2)

CaS +3CaSO4=4CaO+4SO2 (3)

總反應(yīng)方程如式(4)：

2CaSO4+C=2CaO +2SO2+CO2 (4)

石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)的探索始于20世紀(jì)初。1916年，德國(guó)的繆勒和闊納(Muller Kuhne)率先研究出天然石膏制硫酸和水泥的技術(shù)，并建立了中試裝置。隨后，德國(guó)的克斯菲爾(Cosvic)公司、奧地利的林茲化學(xué)(Chemic Linz)公司和南非的法拉博瓦(Plalaborwa)公司等也相繼建成了以天然石膏、硬石膏和磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸和水泥的裝置，日產(chǎn)硫酸和水泥均達(dá)160噸。由于工藝不完善等原因，這些初期的設(shè)計(jì)未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

為了適應(yīng)硫資源短缺的現(xiàn)狀，我國(guó)在20世紀(jì)四五十年代就開(kāi)始了磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)的開(kāi)發(fā)，六十年代化工部與建材部組織了聯(lián)合工業(yè)化試驗(yàn)，九十年代化工部嘗試在當(dāng)時(shí)三萬(wàn)噸磷銨裝置上擴(kuò)大試點(diǎn)，先后建成了魯北基團(tuán)、銀山化工、什邡化肥、魯西化工、青島東方化工、遵義化肥和沈陽(yáng)化肥共七套磷石膏制四萬(wàn)噸硫酸聯(lián)產(chǎn)六萬(wàn)噸水泥裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)“346工程”(即工業(yè)化產(chǎn)能為磷銨3萬(wàn)噸/年，硫酸4萬(wàn)噸/年，水泥6萬(wàn)噸/年)[9]。但受到技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)狀況的制約，這些裝置大都停產(chǎn)關(guān)閉，只有山東魯北集團(tuán)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新改造，在21世紀(jì)初實(shí)現(xiàn)了磷銨30萬(wàn)噸/年、硫酸40萬(wàn)噸/年以及水泥60萬(wàn)噸/年的大規(guī)模生產(chǎn)。此后，重慶三圣特種建材、湖南湘福建材及湖南合磷化工等先后實(shí)現(xiàn)了以天然石膏和磷石膏為原料的硫酸聯(lián)產(chǎn)每年20萬(wàn)噸以上水泥的裝置。與以往的“346工程”相比，這些石膏制酸新工藝采用“二轉(zhuǎn)二吸”工藝制酸，在原料預(yù)均化、生料裝備及均化、石膏煅燒、石膏窯內(nèi)襯、窯氣除塵及水泥粉磨等方面都進(jìn)行了重大的技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新，使得石膏分解率達(dá)到97%以上，上述裝置的建設(shè)投產(chǎn)使我國(guó)石膏制酸技術(shù)裝備水平達(dá)到一個(gè)新的高度。

磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)投資大、效益低、能耗高，容易產(chǎn)生二次污染。今后在磷石膏制硫酸的項(xiàng)目發(fā)展中應(yīng)確保磷石膏的質(zhì)量，提高裝置的建設(shè)水平，按照石膏的煅燒特點(diǎn)設(shè)計(jì)和管理設(shè)備，總結(jié)西區(qū)“346”工程的操作管理經(jīng)驗(yàn)，不斷提高磷石膏制硫酸水泥的技術(shù)工藝和工業(yè)化水平。

3.4 其它用途

美國(guó)、比利時(shí)、法國(guó)、前蘇聯(lián)和印度等國(guó)都用磷石膏做筑路材料，均取得了良好的效果。如美國(guó)佛羅里達(dá)硅酸鹽研究所將磷石膏用于停車(chē)場(chǎng)路面和公路路基，將磷石膏與水泥配合使用來(lái)加固軟土地基以及改善半剛性路基，節(jié)省大量水泥，大幅降低成本[5]。

此外，磷石膏還用于新型建筑材料，如石膏基導(dǎo)電材料、新型隔熱材料、新型石膏陶瓷裝飾材料、新型磷石膏基聚氯乙烯型材[21]、石膏基磁性材料和自流平材料[22]等。純化后的磷石膏還可作為各種工業(yè)的添加劑，如用作加氣混凝土的調(diào)節(jié)劑，可提高混凝土的強(qiáng)度、減小收縮并提高抗凍性[5]。

4 磷石膏資源化利用中存在的問(wèn)題

盡管?chē)?guó)內(nèi)外在磷石膏的研究、開(kāi)發(fā)和利用等方面取得了顯著成果，各種工藝和方法層出不窮，覆蓋了化工、建材、生物和農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，但由于磷石膏自身具有含水率高、呈酸性以及雜質(zhì)種類(lèi)和數(shù)量波動(dòng)大等缺點(diǎn)，加上研究不夠系統(tǒng)和深入，使得磷石膏的進(jìn)一步應(yīng)用受到限制，各種關(guān)鍵問(wèn)題依然沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性突破。目前，磷石膏在資源化利用的過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題[6]。

(1) 區(qū)域間發(fā)展不平衡

近年來(lái)，磷肥行業(yè)布局實(shí)行向資源產(chǎn)地和消費(fèi)集中地域調(diào)整原則。2014年云、貴、鄂三省的磷肥產(chǎn)量已占到全國(guó)總產(chǎn)量的69%，三省的磷石膏產(chǎn)生量占比高達(dá)72%。磷石膏產(chǎn)生量的高度集中，價(jià)值客觀存在的困難，使得這些地區(qū)和企業(yè)的任務(wù)十分艱巨。磷石膏在西部產(chǎn)區(qū)大量堆積，而其它地區(qū)卻供不應(yīng)求，可見(jiàn)運(yùn)輸半徑嚴(yán)重限制磷石膏的綜合利用[2]。

(2) 磷石膏品質(zhì)不穩(wěn)定

磷礦資源的復(fù)雜性導(dǎo)致副產(chǎn)磷石膏含有不同種類(lèi)和數(shù)量的雜質(zhì)，品質(zhì)差異也較大，需要根據(jù)實(shí)際情況采用不同的預(yù)處理工藝，提高了凈化成本。并且，處理后的磷石膏也難以真正達(dá)到天然石膏的應(yīng)用效果，如磷石膏用作水泥緩凝劑時(shí)凝結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，煅燒后用作粉刷石膏表面泛黃，這都是工業(yè)上更傾向于利用天然石膏和脫硫石膏的主要原因。

(3) 標(biāo)準(zhǔn)體系不完善

國(guó)內(nèi)尚缺乏在不同領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的磷石膏相關(guān)，只能選擇性參照同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，使得磷石膏的市場(chǎng)認(rèn)可度低，難以大規(guī)模、產(chǎn)量化投入使用。

(4) 關(guān)鍵技術(shù)亟待突破

目前，磷石膏利用途徑仍以同質(zhì)化、低附加值產(chǎn)品為主，不僅存在著有效半徑內(nèi)的市場(chǎng)容量限制，而且面臨著不當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)的干擾;而行業(yè)亟需的大消耗量、高端化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，受多種因素影響進(jìn)展緩慢，技術(shù)創(chuàng)新仍是制約著磷石膏加快利用的瓶頸[2]。

(5) 缺乏骨干企業(yè)

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)綜合利用具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的大型骨干企業(yè)較少，且多集中在磷石膏產(chǎn)區(qū)，絕大多數(shù)中小型磷肥企業(yè)缺乏核心的工業(yè)化技術(shù)和處理能力。特別是磷石膏的預(yù)處理技術(shù)所需要的高能耗和高成本對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)能力提出了較高的要求，使部分中小企業(yè)難以承受，因此大多仍采用堆存處理磷石膏的方法。

(6) 政策有待完善

雖然國(guó)家先后出臺(tái)過(guò)《新型墻體材料專(zhuān)項(xiàng)基金征收使用管理辦法》(財(cái)綜[2007]77號(hào))、《關(guān)于支持循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的投融資政策措施意見(jiàn)的通知》(發(fā)改環(huán)資[2010]801號(hào))等一系列優(yōu)惠政策鼓勵(lì)，但政策的實(shí)施辦法和領(lǐng)域存在較大問(wèn)題，導(dǎo)致目前磷石膏的投資回報(bào)率低，經(jīng)濟(jì)效率不高，難以引起企業(yè)的興趣。

(7) 天然石膏的制約

與一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)天然石膏摻量大，一定程度上制約了磷石膏的利用。天然石膏的產(chǎn)地主要集中在湖南、湖北、安徽、江蘇和山東等地，大量開(kāi)采天然石膏不但破壞環(huán)境，而且阻礙了磷石膏的資源化利用。

5 前景展望

隨著“十三五”時(shí)期我國(guó)城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和工業(yè)化的持續(xù)推進(jìn)，生態(tài)文明建設(shè)不斷深入，加強(qiáng)磷石膏庫(kù)建設(shè)、運(yùn)行和管理，大力提高磷石膏資源化利用水平對(duì)于解決經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與資源和環(huán)境之間的矛盾具有重要意義，有助于踐行節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的國(guó)策。磷石膏的資源化利用應(yīng)重點(diǎn)注意以下兩個(gè)方面。

(1) 大力推廣磷石膏用作水泥緩凝劑和生產(chǎn)石膏砌塊、石膏商品砂漿和紙面石膏板等新型建筑材料，重點(diǎn)鼓勵(lì)大部分或全部以磷石膏為原料，單線生產(chǎn)能力較高的建設(shè)項(xiàng)目，爭(zhēng)取建成一批工業(yè)副產(chǎn)石膏代替天然石膏的綜合利用基地。

(2) 開(kāi)發(fā)一批共性關(guān)鍵技術(shù)，優(yōu)化磷石膏預(yù)處理凈化技術(shù)，降低低品質(zhì)磷石膏的處理成本，積極開(kāi)展化學(xué)法處理磷石膏的技術(shù)攻關(guān)，推進(jìn)磷石膏產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

為進(jìn)一步高效處置磷石膏，國(guó)家“十三五”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)申報(bào)指南“綠色建材”一欄“4.3 地域性天然原料制備建筑材料的關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”中，計(jì)劃開(kāi)展“膨潤(rùn)土、磷石膏、天然火山灰、風(fēng)積沙、海砂等地方資源制備綠色建材關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用示范”。相信通過(guò)此項(xiàng)研究和示范應(yīng)用工作，可以為我國(guó)磷石膏的資源化利用和地方經(jīng)濟(jì)的建設(shè)開(kāi)創(chuàng)一條新的思路，取得一些新的成效。