图为开磷集团用磷石膏砖建成的单身公寓。（张继军 摄）
目前，我国已经实现磷石膏由“以储为主”向“储用并举”的方向转变。“十二五”期间，我国还提出要将磷石膏综合利用率由现在的20%提高到30%，争取达到40%。对此，业内专家指出，我国磷石膏应用种类繁多、规模持续扩大，但是同时也面临着技术、标准、成本、设备等诸多因素制约，实现“十二五”目标任务依然艰巨。面对广阔的市场前景，磷石膏企业需内外兼修，开发新型高附加值产品，不断扩大应用范围。
下游应用已百花齐放
磷石膏在我国应用范围十分广泛，已经用于生产水泥缓凝剂、建筑石膏粉、新型石膏建材、土壤调理剂和硫酸等产品。
目前，磷石膏最主要的应用领域仍然是建筑材料市场。其中，磷石膏替代天然石膏作为水泥缓凝剂是目前应用最广、消纳磷石膏量最大的产品路线，国内现已形成年产460万吨的生产能力，每年消纳磷石膏约360万吨，使用量为水泥量的3%~5%。“磷石膏是一种比天然石膏更好的胶凝材料，能有效降低水泥生产成本。如果磷石膏质量和添加量控制合理，水泥的强度还优于天然石膏生产的水泥强度。” 全国硫酸工业信息站高级工程师纪罗军介绍说。
除了用作水泥缓凝剂，随着我国建设新农村和城镇化步伐的加快，以及取消黏土砖应用的范围不断扩大，新型石膏建材产品的市场需求也日渐旺盛，而应用磷石膏可制成多种多样的新型石膏建材产品。应用磷石膏制成的建筑石膏粉是制备新型石膏建材所需的基本原料，我国现已建成年产220万吨建筑石膏粉的生产能力，年利用磷石膏210万吨左右；应用磷石膏生产的石膏标砖具有承重、防水、抗冻等功能，我国已成功研发了以磷石膏为主要原料、添加适量碱性激发剂、经成型蒸压养护后制磷石膏标砖的生产技术，现已建成6套生产装置、年产7.5亿块的生产能力，每年可消纳100万吨磷石膏；磷石膏还可用于制纸面石膏板、石膏砌块等新型石膏建材产品，记者在采访中了解到，目前国内磷肥企业通过采取自制、合作、联营等多种方式，已形成了年产近3亿平方米纸面石膏板和400万平方米的石膏砌块的生产能力，每年可消纳磷石膏近240万吨。
此外，磷石膏工业化产品还有道路建设材料、矿山填充材料和土壤改良剂等。磷石膏因呈酸性并含有硫、钙、镁等元素，因此是一种适用于改良盐碱、沙漠地的土壤改良剂。据了解，目前云南、甘肃等地每年应用近100万吨磷石膏用于改良土壤。
利用磷石膏中的硫、钙元素生产化工产品，实现资源的循环利用也是业内关注的焦点。自上世纪90年代开始，我国掀起了磷石膏制硫酸联产水泥的高潮，尽管受到技术和经济条件的限制，但目前鲁北化工、瓮福等企业和多个科研院所依然在进行石膏制酸的技术和生产研究。山东鲁北化工股份有限公司PSC公司副总经理高强告诉记者，鲁北化工年产15万吨磷铵、副产磷石膏制20万吨硫酸、联产30万吨水泥装置于1997年5月开工建设，1999年建成投产，是石膏制酸技术最先进、规模最大的联产装置之一。该装置用生产磷铵排放的废渣磷石膏生产水泥熟料，水泥熟料与粉煤灰磨制水泥，磷石膏分解产生的二氧化硫气体制硫酸，硫酸返回用于生产磷铵，资源在生产全过程得到高效循环利用。该项目既有效地解决了废渣磷石膏堆存占地、污染环境、制约磷复肥工业发展的难题，又开辟了生产硫酸和水泥新的原料路线，减少了水泥生产所造成的二氧化碳气体的排放。
磷石膏制硫酸铵是我国磷石膏资源化利用的一条新途径，该工艺流程短、设备少，可以消耗大量的磷石膏和二氧化碳。瓮福集团在印尼公司20多年磷石膏制硫酸铵的成熟生产技术的基础上，自主研发对工艺、设备自控等方面作了进一步优化，现已建成年产25万吨的硫酸铵生产线，每年消耗磷石膏约104万吨，减排二氧化碳气体17.084万吨。
“十二五”期间，我国磷肥生产企业将加强与建材行业的沟通与合作。图为瓮福达州化工有限责任公司与利奋建材集团的磷石膏综合利用合作签字仪式。 （企业供图）
市场前景将海阔天高
在“十一五”期间，磷石膏已经应用于制造建筑材料、化学品等多个领域。对未来磷石膏的应用前景很多专家也十分看好，他们普遍认为，在“十二五”期间，我国建筑等行业的快速发展为加快推进磷石膏综合利用提供了广阔的市场空间，磷石膏应用领域面临空前的发展机遇。
工信部2011年11月29日发布的《建材工业“十二五”发展规划》提出，“十二五”期间新型墙体材料比重将由55%上升到65%，作为新型建筑材料的石膏建材将具有极大的应用空间。中国建材联合会石膏建材分会副秘书长杨再银认为，磷石膏用于水泥行业和新型建材行业都具有很大的市场推广潜力。
统计数据显示，2011年我国用作水泥缓凝剂的石膏消耗量约8300万吨；纸面石膏板产量24.2亿平方米，消耗石膏约2300万吨；粉刷石膏、石膏砌块、墙板等墙体材料约消耗800万吨；用于配制陶模石膏的α-半水石膏和β-半水石膏合计约360万吨。全年共消耗石膏约1.2亿吨。“由此可见，水泥行业消耗了大量的石膏，同时也说明墙体及装饰材料行业对石膏的需求量也有巨大潜力。”杨再银说。
新型墙体市场的蓬勃发展为磷石膏应用提供广阔的空间。杨再银介绍说，2010年我国房屋竣工面积277450.2平方米，墙体材料产量约8500亿块标准砖。如果墙体材料总量的20%为石膏基材料，那么石膏墙体材料的使用量将达到13亿平方米，按照每平方米消耗100千克石膏计算，则需要消耗石膏1.3亿吨。
杨再银认为，在推动墙材革新的各种因素中，建筑结构的变化起到了至关重要的作用。随着我国建筑以砖混结构向框架、剪力墙结构发展，需要使用大量非承重墙体材料，这为石膏墙板的发展提供了极为广阔的空间，将对磷石膏的消耗起到非常大的作用。
记者了解到，纸面石膏板消耗石膏量在我国建材业中占第二位。近几年，大型纸面石膏板厂已经100%使用脱硫石膏或磷石膏为原料生产纸面石膏板。据杨再银预计，纸面石膏板行业近几年产能增长率在15%～20%，随着纸面石膏板产量的增长，磷石膏用量还将进一步增加。
另外，业内专家指出，由于我国硫资源比较缺乏，硫黄对外依存度一直居高不下，将磷石膏中的钙、硫元素作为资源，按循环经济的减量、循环和再利用的原则生产硫酸和水泥，是实现资源最大化的有效途径，也是未来磷石膏应用具有巨大潜力的领域。“我国产生的磷石膏中的硫资源达到1300万吨，折硫酸约4000万吨，约占全年产量的54%。如果能将磷石膏的硫资源完全利用起来，市值将高达240亿元。”成都千砺金科技创新有限公司总理经龚家竹给记者算了一笔账。
记者还了解到，“十二五”期间，我国磷肥生产企业将继续加强交流合作，积极开拓磷石膏制品的下游市场。一方面，将加强与建材行业、设计研究单位、建筑业的沟通与合作，不断提高产品的市场占有率；另一方面，加大与农业科研部门的合作，开展磷石膏做土壤调理剂的机理与应用基础研究。
跨越鸿沟须多方合力
面对广阔的市场前景，要全面推广磷石膏应用仍面临技术、成本等诸多障碍。推广磷石膏应用作为一项系统工程，尚须国家政策支持、各地方政府部门大力推广；生产企业生产出符合市场需求的高质量产品；科研院所、企业共同攻克技术瓶颈制约；相关协会积极服务、协调、引领行业发展。“要实现‘十二五’磷石膏综合利用30%的目标，磷肥行业任务依然艰巨，因此要加快对磷石膏制建筑材料等下游产品应用推广，开发低成本的磷石膏生产硫酸、硫铵等化学品技术，同时加大磷石膏生产高端石膏晶须等高附加值精细产品的技术研发力度。”武希彦说。
采访中，专家详细分析了目前磷石膏的各项应用所面临的障碍，并为如何破解难题提出建议。在磷石膏制建材产品方面，尽管国家明确鼓励将磷石膏作为新型石膏建材产品的原材料选择之一，但是磷石膏生产建材产品的下游市场还有待拓展。
据武希彦介绍，由于我国电厂脱硫石膏在产品质量上比磷石膏有一定的优势，具有产品比较分散、靠近终端市场等优点，而且当前我国天然石膏开采成本较低，不利于以磷石膏替代天然石膏的推广。目前我国磷石膏生产的建材产品附加值低，具有很强的地域特性，存在着经济的运输半径和合理的销售范围，而高浓度磷复肥企业多处于偏远地区，因此，磷石膏制建材产品面临着当地市场的容纳量和长距离运输的制约。
在磷石膏用于水泥缓凝剂方面，杨再银表示，目前脱硫石膏、天然石膏比较充沛，如果磷石膏的到厂价格和其他种类石膏相比没有竞争优势，水泥厂一般不会积极采用磷石膏做水泥缓凝剂。因此，在尽可能多使用磷石膏生产石膏建材的同时，应该将水泥缓凝剂作为大量处理磷石膏的首选措施；在磷石膏排放大省，政府应该出台禁止使用天然石膏做水泥缓凝剂的政策。
河南建材研究设计院有限责任公司副总工程师郑建国则表示，在保证应用效果的前提下，磷石膏的利用应走低投入、高产出的技术路线。“现有的水泥生产工艺是以天然石膏为设计基础的，要使磷石膏作为水泥缓凝剂进行工业化应用，其性能就必须满足水泥生产要求，因此应对磷石膏改性处理进行深入研究。”郑建国说。
在磷石膏制酸方面，四川大学化工学院教授钟本和认为，目前我国磷石膏制酸企业大部分采用焦炭还原磷石膏制酸技术，这种办法对磷石膏质量要求高、流程长、投资大、操作难度大、生产成本高，导致经济效益较差，我国应加紧开发硫黄还原分解磷石膏制酸等新工艺。武希彦告诉记者，硫酸市场价格的复杂多变也是磷石膏制酸企业必须考虑的问题，因此应进行详细的成本核算，同时要优化工艺，降低生产成本。
此外，我国尚缺乏磷石膏利用的准入条件和磷石膏综合利用产品的相关标准，也制约着磷石膏应用的推广。安徽大学高分子材料研究所教授刘宝珠表示，由于我国尚无类似磷石膏砖的国家或行业标准，因此产品质量只能参考烧结砖、混凝土实心砖、石膏砌块等相关产品标准，制约了磷石膏砖产品的推广。
武希彦认为，除了相关标准之外，在一些石膏建筑材料的设计、施工、监理、验收等环节，也缺乏相关的标准和操作规范，特别是在新型的石膏胶黏剂等建筑材料的应用上。“我国磷肥企业利用磷石膏完全代替混凝土，可以直接包裹螺纹钢作为建筑的承重材料，与传统建材完全不同，但是很多标准和规范都远远没有跟上磷石膏产品的发展步伐，施工公司不知道如何操作，学习就要很长的时间。”武希彦说。
对此，业内专家认为，加快制定详细的准入条件和相关标准，是规范并指导磷石膏的生产和应用、不断推进磷石膏资源化利用的一个有效手段。专家建议，国家应进一步完善磷石膏综合利用标准体系，充分发挥行业协会、科研院所和专业标准化机构的作用，适时制修订生产建材的磷石膏标准，加快磷石膏综合利用相关产品标准、检测标准、应用标准制修订，并加快研究制定磷石膏综合利用建材产品施工标准或规范，以达到规范磷石膏综合利用产品市场，促进磷石膏应用的不断推广。
