近日，中國五環工程有限公司自主研發的磷石膏耦合多級逆流水洗提質及改性工藝集成技術入選工業和信息化部公布的第一批先進適用技術名單。該技術以高效、低碳、高值化為核心，為磷石膏這一長期困擾行業的“生態包袱”開辟了資源化新路徑。
實現磷石膏高值化利用
磷石膏是濕法磷酸生產過程中產生的工業固廢，每生產1噸磷酸副產4～5噸磷石膏。我國磷石膏年新增量約7700萬噸，歷史堆存量已超8.2億噸，綜合利用率僅50%左右，長江經濟帶沿線更是承擔了全國82.6%的堆存壓力。其含有的可溶性磷、氟、重金屬等雜質不僅導致傳統建材應用中的強度缺陷和凝結延遲，更易引發地下水污染等環境風險。
如何將磷石膏從“污染源”轉化為“資源庫”?中國五環工程有限公司經過多年攻關，提出“分級凈化+定向改性”技術路線，開發出首套耦合多級逆流水洗與功能改性的工業化集成系統，實現了磷石膏處理從“低端粗放”向“高值精細”的跨越。
三大創新破解行業痛點
該技術實現了三方面創新。一是多級逆流水洗，以“水效革命”實現深度凈化。傳統水洗工藝存在耗水量大、雜質去除率低的缺陷。該技術通過創新設計多級逆流洗滌系統，利用洗滌后的高濃度廢水作為前端初級洗滌液，實現水資源的梯級循環利用，液固比降至1∶1，節水率達66%。結合磷石膏晶體改性技術，可溶性磷、氟去除率分別提升至95%和90%以上，產品中水溶性五氧化二磷分子含量穩定低于0.1%，達到資源化應用要求。
二是耦合改性工藝，實現從“除雜”到“賦效”的質變。針對磷石膏膠凝活性低、制品易開裂等問題，研發團隊開創“原位晶格重構+外源增強”雙改性技術。晶格調控指在洗滌過程中引入復合激發劑，通過酸堿協同作用重構二水硫酸鈣晶體結構，消除共晶磷對水化反應的抑制作用；性能增強指采用梯度摻混工藝，將改性磷石膏與粉煤灰、礦渣微粉復配，開發出高性能的磷石膏膠凝材料。
三是全流程低碳化，實現能耗與碳排雙降。技術集成加壓過濾快速干燥系統，使無害化磷石膏噸產品綜合能耗降至3.789千克標煤/噸產品；相比傳統工藝路線，年處理100萬噸磷石膏的產線可降低二氧化碳排放量1391噸，實現“固廢處理+碳匯增值”雙重收益。
打造百億級產業集群
該技術的開發并非一帆風順，先后遇到兩方面的難題。一是雜質組分復雜性與工藝適配難題。磷石膏雜質種類及含量隨磷礦來源波動顯著。研發團隊構建了涵蓋全國12個主要磷礦區的磷石膏雜質數據庫，開發自適應調控算法，通過在線光譜檢測實時調整洗滌參數，確保處理效果穩定性。二是規模化連續生產的工程化挑戰。傳統間歇式水洗設備處理能力不足、自動化程度低。該技術首創“浮選—多級逆流水洗—改性”一體化連續裝備，采用模塊化設計，單線處理能力提升至138噸/時干基磷石膏，并通過DCS實現全過程無人值守，運營成本降低30%。
該技術應用取得了良好的社會效益和經濟效益。使用該技術處理1萬噸磷石膏可減少占地2.5畝，避免了約300噸可溶性污染物滲入地下水，改性后的高純磷石膏可制備高強石膏粉、土壤調理劑等產品，較傳統建材應用增值5～10倍。此外，通過在湖北宜昌、武穴等多地建立示范裝置，該技術已支撐建成超過2000萬噸/年生產線，為“固廢治理+建材應用”提供創新范式。
當前，中國五環正推進第三代技術研發，重點突破放射性元素選擇性吸附材料、磷石膏基固碳膠凝材料等方向。同時，中國五環聯合武漢工程大學、湖北宜化等企業高校構建“磷礦—磷酸—磷石膏—高值產品”全產業鏈，目標到2030年形成百億級磷石膏資源化產業集群。
未來，隨著更多創新技術的涌現，磷石膏必將從“生態負資產”蛻變為“循環經濟新引擎”，為中國式現代化注入綠色動能。
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