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    磷石膏化廢為寶還有一公里
    發布時間:2015-05-31 22:33:06   來源:本站原創   點擊量:

    有人形容尾礦是放錯地方的資源,言外之意就是只要換個思維和角度,這些尾礦就可以開發利用而變為資源和財富。其實則不然。由于技術、經濟等因素的制約,目前我國許多尾礦還無法得到綜合利用。

    在近日舉行的中國循環經濟協會工業固廢專業委員會成立會上,北京科技大學的一位教授表示,如果關鍵技術得不到突破,經濟上不劃算,尾礦將永遠是尾礦,而不會是資源,更不會變成財富。

    我國的磷石膏渣就面臨著這樣的問題。作為在磷酸生產中用硫酸處理磷礦時產生的工業副產品,我國的磷石膏是石膏廢渣中排量******的一種,不僅占用大量的土地,還嚴重污染環境。如何更好地利用磷石膏渣,使其變廢為寶,成為當務之急。近日,中國礦業報記者就此專訪了全國尾礦綜合利用產業技術創新戰略聯盟常務副秘書長杜根杰。

    中國礦業報:我國磷石膏渣目前的存量和利用情況如何?

    杜根杰:磷石膏是在磷酸生產中用硫酸處理磷礦時產生的固體廢渣,它的主要成分為二水硫酸鈣,此外還含有巖石成分Ca、Mg的磷酸鹽及硅酸鹽等多種其他雜質。我國每年產生和排放數千萬噸磷石膏。據統計,目前全國磷石膏年排放量超過7000萬噸。到2012年,堆積總量超過2.5億噸。大部分磷石膏以土地堆存為主,磷石膏綜合利用率不到20%。

    我國磷石膏資源和磷石膏生產排放具有典型區域性特點,90%以上集中在云南、貴州、四川和湖北四省。磷石膏固體廢渣目前均只能以堆存方式排放,這樣會占用大量土地。磷石膏堆放不僅占用大量土地,而且造成環境污染。磷石膏中的可溶磷滲入水體后,導致嚴重的富營養化問題。

    目前,磷石膏開發利用的主要途徑是用于水泥工業、化工原料、石膏建材制品,用作路基或回填礦山、工業填料、改良土壤等等。每年排放和歷年堆積的大量磷石膏已經成為制約磷化工行業可持續發展的嚴重環保問題。磷化工行業現在面臨高代價磷石膏規范的堆場建設和逐年提高準入門檻的綜合利用要求。磷石膏的綜合利用是磷肥行業節能減排的重要任務,事關磷肥行業能否健康、可持續發展。必須加強和推進磷石膏綜合合理利用,實現磷化工的可持續發展。

    中國礦業報:當前,我國在磷石膏的資源化綜合利用方面還有哪些主要難點?

    杜根杰:磷石膏排放不可避免地帶來磷、氟等游離酸性雜質和有機雜質。受生產工藝、控制條件和磷石膏露天堆放綜合影響,磷石膏使用性能影響******的磷、氟雜質成分具有不確定性和多樣性。

    綜合利用磷石膏的各種技術,都需要控制對使用性能影響******的雜質成分。水洗和石灰中和反應處理方法是常用的兩種選擇:水洗是分離和降低磷石膏游離酸性雜質的比較理想方法,難題是要產生大量需要二次處理的廢水;石灰中和反應處理是降低和去除磷石膏游離酸性雜質比較簡單的工藝方法,但需要重視石灰中和反應處理的附加影響。

    當前,出于經濟原因的考慮,水洗方法幾乎沒有應用于綜合利用磷石膏的工業生產。石灰中和反應處理方法也很少使用。實際綜合利用生產所采用的磷石膏大多是經雨水洗滌酸性雜質自然稀釋的長期堆積原料。但是,雨水洗滌自然稀釋作用效果又具有很大的不確定性,相應綜合利用生產的產品質量也具有很大的不確定性。磷石膏可溶性雜質是制約磷石膏像天然石膏及其他工業副產石膏(如脫硫石膏)進行利用的主要原因。

    而磷石膏排放標準偏低也制約其綜合利用。國家標準《磷石膏》GB/T23456-2009規定了磷石膏的附著水(H2O)、二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)、水溶性五氧化二磷(P2O5) 和水溶性氟(F)等主要控制指標。因這些主要控制指標訂的太低,給開發利用和產品使用造成了一定困難。標準要求附著水(H2O)≤25 %。這里又出現了幾個問題:其一:綜合利用生產企業一般不會使用含有這么高濕度的原料。以建筑石膏粉生產為例,含濕度高10%,熱消耗提高50%以上,產量降低50%以上。其二:磷石膏堆放時水分基本不流失的自然保濕率在12%左右,高含濕度排放的磷石膏必然會流失溶有磷、氟等有害游離酸性雜質的大量水分,造成環境污染。其三:高含濕度排放不利于促進磷化工企業技術進步。從技術角度看,將附著水控制在≤15 %是可行的,例如火電廠排放脫硫石膏附著水基本上都小于15 %。也存在非技術原因,如有些磷化工企業出于水平衡(例如廢水零排放要求)需要,愿意排放附著水高一些的磷石膏,相當于變相排放有害廢水。

    標準要求,磷石膏二水硫酸鈣含量:一級≥85 %;二級≥75 %;三級≥65%。實際上二水硫酸鈣含量≤75%的磷石膏基本上不能用于生產建筑石膏粉及其制品。還應該重視另一個問題,當二水硫酸鈣含量相同時,即使磷石膏生產的建筑石膏粉濕強度與天然石膏相同,其干強度也要低20%左右。故標準不宜直接套用天然石膏標準要求。磷石膏的二水硫酸鈣含量宜******要求≥78 %。

    標準還要求水溶性五氧化二磷含量≤0.80 %;水溶性氟含量≤0.50 %。這是一般重點磷化工企業都可以達到的標準。這樣的標準要求不利于促進磷化工企業技術進步,更不可能促進磷石膏無害化處理排放。即使使用這樣要求的磷石膏原料生產的建筑石膏制品,不僅質量指標不如天然石膏,石膏制品使用還存在鹽霜、霉變等長期問題。 

    中國礦業報: 當前我國有沒有加快磷石膏資源化開發利用的可行性?具體體現在哪里?

    杜根杰:首先就是存在著開發利用的產品和市場。開發利用工業副產石膏,從技術角度,主要有三大途徑:一是制硫酸聯產水泥或氧化鈣;二是作為水泥緩凝劑;三是生產新型石膏建筑材料。

    制硫酸聯產水泥或氧化鈣是硫資源的循環利用,鈣元素用于水泥或石灰生產。僅從技術角度看應該是循環經濟資源化利用的有效途徑。但幾十年來,在我國并沒有得到大面積推廣應用。原因主要有:一是經濟技術綜合原因,即相對于分別生產硫酸和水泥的成本和質量問題;二是制硫酸聯產水泥屬于高耗能生產,并不符合節能減排的世界潮流;三是很多磷化工企業使用和消耗其他行業環保回收硫酸,如冶金企業的環保回收硫酸。

    磷石膏作為水泥緩凝劑也存在一定的局限性:一是磷石膏原料含磷、氟等游離酸性雜質,直接使用會影響水泥質量,需要對原料進行預處理;二是水泥使用地區分布基本是均勻的,而磷石膏則具有典型區域性分布特點,不適合長距離運輸使用。

    石膏建材產品因其輕質隔熱、節能保溫、阻燃防火、施工方便、綠色環保等諸多優點,在建筑行業中得到廣泛應用。磷石膏排放量巨大,新型建材行業的利用是可能消納的主要途徑。工業副產石膏代替天然石膏生產石膏新材產品將成為大趨勢。利用磷石膏原料生產新型建筑材料的關鍵是工業大規模生產高質量、低成本和性能指標穩定的建筑石膏粉。目前,磷石膏生產新型石膏建筑材料的工藝和裝備技術在進步。我國近10年來,利用磷石膏和脫硫石膏為主的工業副產石膏生產新型石膏建筑材料獲得很大發展。新型石膏建材產品以紙面石膏板、石膏砌塊、石膏基干混砂漿為主。生產設備主要圍繞石膏煅燒設備,發展了流化床(俗稱“沸騰爐”)等具有中國特色的石膏煅燒設備。

    當前,我國建筑石膏粉生產線成熟年生產規模達到20萬噸左右,發展了烘干煅燒同步進行(俗稱“一步法”)和烘干、煅燒分別進行(俗稱“兩步法”)的建筑石膏粉煅燒生產工藝。單從煅燒工藝和設備方面,我國與國外相比,甚至具有一定創造性,已發展具有中國特色的、大規模化利用工業副產石膏生產建筑石膏粉的工藝和裝備。

    中國礦業報:對我國當前加快磷石膏資源化開發利用,您有什么建議?

    杜根杰:我認為,目前至少應該做到這幾點——

    首先,做到磷石膏廢渣無害化排放。磷石膏資源化開發利用的前提是磷石膏廢渣應該是一種可利用和能夠經濟利用的資源,而不是勉強利用的“被”資源化。如果磷石膏廢渣能夠實現無害化排放,不僅現在是容易實現經濟化綜合利用的資源,也是將來后人方便使用的資源。行業內有一種認識——磷石膏廢渣利用是一個世界難題。這需要深入分析和認識。磷石膏廢渣開發利用難就難在二次處理,不光是二次處理直接投資問題,主要是二次處理的堆場建設和廢水處理巨大的間接投資和環保許可難題。資源化綜合利用的基礎和根本在于磷石膏廢渣的無害化處理排放。

    磷化工企業排放磷石膏廢渣在線進行無害化處理技術和經濟角度都是可行的。例如增加循環堿性水中和水洗和二次脫水處理工藝,可以除去95%以上的磷、氟等游離酸性雜質和大部分有機雜質。循環堿性水中和水洗工藝不會增加磷化工企業任何廢水排放量,成本代價小。初步分析估算,在線處理50萬噸磷石膏,投資2000萬元左右,噸處理成本5元~10元。考慮多次運輸等各種因素,二次處理將超過在線處理成本10倍。

    在線無害化處理,控制磷石膏游離附著水在接近磷石膏自然保濕率的15%以內,現行脫水技術經濟可行。無害化和低附著水的磷石膏原料既便于現在利用,又方便長期堆存,還可大幅度降低堆場建設費用。

    其次,重視磷石膏廢渣的堆場管理。混雜有建筑垃圾和塑料垃圾等異物的磷石膏原料,會嚴重影響生產穩定性和安全性;混雜有化學物質的磷石膏原料,嚴重影響產品質量。這些在磷石膏廢渣開發利用方面不是個案。為了很好綜合利用磷石膏等工業副產石膏,保證其純凈無雜質,建議排放和堆場管理分離。即堆場建設和使用歸排放方,堆場管理由環保指定或開發利用部門專門管理,費用由排放費支付。

    再次,資源化開發利用和資源保護并舉。盡管有《國家發展改革委關于印發“十二五”資源綜合利用指導意見和大宗固體廢物綜合利用實施方案的通知》中“到2015年,磷石膏綜合利用率達到30%”和工業信息化部的《磷銨生產準入條件》等國家政策要求,要實現這些目標有諸多困難。典型區域分布特點是實現這些要求目標的難點。磷石膏產生和排放主要集中在經濟不很發達的西南地區,很多企業遠離使用新型建材相對集中的大城市。不分區域特點的相同政策要求,其結果必然是很多企業對于目標要求流于形式。

    另外,有些地方的磷石膏,是不亞于一般天然石膏的寶貴石膏資源。例如貴州開磷集團排放的磷石膏,其二水石膏品位、色度和可以生產的建筑石膏粉質量指標均超過許多天然石膏。這些磷石膏廢渣應該實現無害化處理和有計劃堆放,給后人留下寶貴的資源。
    ***后,磷石膏等工業副產石膏的開發利用需要產業政策的扶持。建議將磷石膏等工業副產石膏生產的建筑石膏粉列入國家減免稅收產品范圍。磷石膏等工業副產石膏生產的建筑石膏制品屬于國家減免稅收產品范圍,磷石膏等工業副產石膏生產的建筑石膏粉產品并沒有列入其中。建筑石膏粉是生產石膏新型建材的原料,也是綜合利用的關鍵和難點所在。故將磷石膏等工業副產石膏生產的建筑石膏粉列入國家減免稅收產品范圍有利于鼓勵源頭項目投資和工業規模化生產企業的積極性。

    還有一點必須提及,那就是建議按磷石膏廢渣排放質量等級和無害化處理標準征收不同等級的排放費,優質磷石膏廢渣低費,劣質磷石膏廢渣高費。排放費主要用于返還、扶持和獎勵綜合利用貢獻單位,特別要獎勵開發利用技術進步貢獻大的單位。


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