磷酸工艺突破为破解磷石膏困境迈出关键一步
近年来，随着国家环保政策不断收紧，多地出台 “以销定产”的环保政策，面对磷石膏处理这一世界性难题，中国复合肥行业的龙头企业金正大生态工程集团股份有限公司（以下简称金正大）通过6年攻坚，在磷石膏综合利用技术上取得重大突破--从二水法到二水半水法。金正大运用磷石膏处理技术走上绿色转型和综合利用之路，推动化肥行业的转型升级，每年可以减少700多万吨的碳排放, 相当于培植66万公顷森林。
近日，记者专访了安徽森科新材料有限公司董事长、中国石膏协会专家库成员张庚福。张庚福长期以来对中国工业副产石膏的应用倾注了大量心血，他认为磷复肥副产物磷石膏的巨量存在，已经成为实现碳达峰、碳中和目标的障碍。金正大研发出的α石膏法磷酸工艺，使磷石膏产量大大减少，打通了下游产业化应用的最大瓶颈，在破解磷石膏困境上迈出了关键一步。
金正大公司所独创的二水半水法湿法磷酸生产工艺可使磷石膏产生量大幅减少，是对磷石膏资源综合利用的重大贡献。”张庚福予以高度评价，并表示：“这一工艺最大的亮点在于一是不改变现有主流工艺，不增加任何生产成本；二是实现磷石膏性能质的飞跃，含水量由40%至45%下降到20%至25%，总磷含量由＞0.8%下降到＜0.2%，而且改变了磷石膏晶体结构，为制造高强度石膏建材铺平道路。”
金正大曾经连续八年在复合肥行业销量居首位，其产生的工业副产磷石膏却制约着金正大公司进一步发展，经过多年来坚持不懈对磷石膏综合利用的探索，曾经长期被视作废弃物的磷石膏终于可以资源化利用，助力实现“双碳”目标。
二水法、半水法、半水二水法、二水半水法是湿法磷酸的四种生产工艺，我国湿法磷酸生产工艺大多为二水法。初步统计，全国年产生磷石膏约7000万吨，除去综合利用消耗的磷石膏，每年仍以5000万吨速度堆存，在当今“以销定产”的环保政策下，大大制约了湿法磷酸的生产与发展。
张庚福详细论述了金正大所独创的二水半水法湿法磷酸生产工艺的重要性：第一，可以减少磷石膏产生量。二水半水法磷石膏含水20%至25%，二水法磷石膏含水40%至45%，两相比较，前者减少含水量20%。理论上二水半水法磷石膏比二水法磷石膏结晶水少了18.6%，实际应为16%左右。两项合计，二水半水法减少磷石膏产生量36%。如果湿法磷酸工艺均采用二水半水法，全国年产生磷石膏将由7000万吨，减少至4500万吨，这是一个惊人的数字。
第二，提高了磷石膏品质。二水法湿法磷酸产生的二水磷石膏为β晶形，二水半水法湿法磷酸产生的半水石膏其晶形为α形，由于其品质大大提高，应用面也大大扩展。金正大将磷石膏烘干后直接用于自流坪、粉刷石膏等，由于强度高，市场反映良好。
第三，节能效果显著。二水法湿法磷酸产生的磷石膏应用于建材（含粉刷、自流坪）需要煅烧去除一个半结晶水加自由水，需脱水56%至61%，而二水半水法湿法磷酸产生的石膏只需脱水36%，两相比较，减少脱水量20%至35%，节能可观。
第四，降低生产成本。二水半水法磷石膏生产成本远低于二水法石膏，利润空间巨大。张庚福算了笔账。二水法磷酸工艺改为二水半水法，一次性设备投资约4000万元至5000万元。所产磷石膏可以直接使用。二水法制建筑石膏粉，需除去石膏制品中的水分，而建石膏粉烘干线等附属设施约1500万元。投资比二水半水法少2500万元至3500万元。以年产30万吨建筑石膏计，生产过程中烘干需耗煤1.31万吨/年，每年比二水半水法多支出约1000万元。以10年计，二水半水法石膏粉比二水法节省6000万元至7500万元。如果全国湿法磷酸全改为二水半水法，不但可以使磷酸品位提高4%至5%，还能大大减少磷石膏产生量，经济效益极为可观。
据了解，安徽森科新材料有限公司是一家专业从事工业副产石膏应用技术研究及成型机械制造的国家级高新技术企业。拥有30多项国家专利，是国内先进的石膏资源综合利用技术研发团队和石膏建材设备制造商。
张庚福介绍说：“森科公司致力于工业副产石膏的综合利用和技术开发，公司独创的干法石膏砌块和墙板技术，成品无需烘干，可直接出厂。公司多年来一直关注二水半水法磷酸生产工艺的工业化进程，经在金正大二水半水法磷石膏生产现场输送皮带上直接用干法石膏技术取料试配，从初试结果看，金正大二水半水磷石膏可直接生产石膏硬化体（板、块），且密度可调，待工业化实验成功后可以大量推广。”
“我国每年大约需要3亿吨高品质的建筑石膏，磷石膏是良好的建材，具有重量轻、强度大、防火等级高、具有自呼吸功能等优点。通过α-石膏法磷酸工艺制造高品质石膏，将会开辟一个巨大的潜在市场，这将会大大推进中国工业副产石膏的综合利用。”张庚福说。
