磷石膏利用突破高值化瓶颈 湖南民企啃下固废“硬骨头”

作者 杨湘徽

　　近日，内蒙古环保投资集团携赤峰、呼和浩特、鄂尔多斯三地环投公司技术精英来到湖南溆浦，全程见证内蒙古大地云天化工有限公司的磷石膏由废置的粉末晶化为高值新材料“玉芯石”的过程。

　　“经过三年多的研发，我们在今年3月5日成功小批量生产出由磷石膏制成的宽1.5米、长7米的玉芯石板，这也是全国的第一块。”湖南新万润新型材料有限公司(简称“新万润环保”)董事长黄述军表示，自创产品“玉芯石”因其特有的匀透光、无限长、可热弯、光泽好、可回收、无界应用等优点，国内外市场潜力巨大。

　　这块板材的诞生引来中国多地政府及环投公司的重视，在学术界也引发关注。它意味着中国磷石膏在高值化利用方面取得新的突破，被业界称为大宗工业固废中的“硬骨头”——磷石膏或将迎来脱胎换骨的新生。

　　磷石膏高值化利用，“痛点”取得新突破

　　新万润环保十三年来一直致力于固废高值化利用的研发。在黄述军的眼里，不管是煤矸石、粉煤灰还是锰渣、钢渣等，这些被堆砌的“垃圾”都是放错地方的资源。

　　团队非科班出身，却独辟蹊径模拟火山爆发原理，研发出“熔融整体析晶固相一步法”。他们将固废在1480℃的高温下熔融，再通过压延、晶化控制晶核的形成和晶体的生长，一步完成生产制备，最终成为一种新型环保材料。

　　团队发现，这种新材料具有高强度、高硬度、韧性和热膨胀系数可调，耐热冲击、耐腐蚀、零吸水性、高透光性、可塑性更强等特点，他们将其取名为“玉芯石”。更为重要的是，这些固废在生产加工过程中能基本实现零污染、零废料、百分百可回收。

　　黄述军表示，公司已成功研发出加工锰渣、煤矸石、石英砂尾矿、锂渣、铅锌渣、镍渣、飞灰渣等系列固废的技术体系，目前已经申请45项专利，其中25项专利已经授权。

　　2022年，新万润环保开始啃固废里的“硬骨头”——磷石膏。经过三年的研发，新万润环保已完成湖北祥云化工、贵州磷化集团、内蒙古大地云天、云南磷化集团、重庆南川区等地不同磷石膏样本的检测与实验验证。

近日，内蒙古大地云天化工有限公司的磷石膏在新万润环保湖南溆浦基地成功晶化为高价值的“玉芯石”。 受访者供图

　　针对磷石膏含硫高、处理难的行业痛点，“熔融整体析晶固相一步法”在生产的同时，一步完成硫钙高效分离——钙元素直接成为原料，硫元素则可后续转化为化工紧缺品，彻底解决传统工艺除硫成本高、污染残留的问题，为行业推动磷石膏从“环保负担”向“资源宝库”转型，提供了可复制、可推广的技术路径。

　　中南大学冶金与环境学院的一位专家介绍，磷石膏因其成分复杂、杂质去除难度大，其综合利用一直是世界性难题。目前，全球磷石膏堆存量已超过60亿吨，且每年仍以2亿吨左右的速率增长。

　　在得知磷石膏的消纳找到新路径时，中南大学相关团队表现出极大的兴趣。经过多轮科学认证后，新万润环保获得参与中南大学团队湖南重大科技攻关揭榜挂帅项目。

　　产学研联动，提升产业化“净”值

　　磷矿作为中国24种战略资源之一，在经济社会发展中具有重要地位和作用。同时，作为湿法磷酸生产过程中产生的副产品——磷石膏堆存带来的环保问题也越来越引起重视。

　　2024年，中国工业和信息化部、国家发展改革委等七部门联合发布的《磷石膏综合利用行动方案》提出，到2026年磷石膏综合利用率要达到65%，并建立动态平衡机制。这一目标加快推动中国各地更为积极地探索磷石膏的综合利用新技术。

　　今年三月，新万润环保将湖北祥云化工提供的磷石膏变成中国第一块高值化板材后，内蒙古环投集团便嗅到了未来商机，不远千里频频来到湖南考察，并于9月4日与新万润环保签下战略合作协议。

　　其实，磷石膏的综合利用技术并不鲜见，但如何实现高值化利用才是关键。黄述军介绍，新万润环保设计的生产线每条一年可消纳约10万吨磷石膏，可创造约2.5亿元的产值，远远高于现有的综合利用产品。

新万润环保生产的玉芯石已作为一种高性能板材应用于海内外建筑及公共空间，市场潜力巨大。 受访者供图

　　相较于其他固废，磷石膏在综合利用中含水分和硫化物较高，其中的硫不仅腐蚀设备，还对环境造成污染。传统的硫钙分离法造成硫酸成本高企，且某些地区供过于求。“但是我们的‘熔融整体析晶固相一步法’可以一步实现硫钙分离，在生产玉芯石的过程中完成硫化物的低成本回收。”黄述军笑着说。

　　如何在大型生产线上实现先进的设备工艺设计，做到科研与产业化的完美结合？新万润环保选择借助外脑，联手中南大学冶金与环境学院进行攻关。在磷石膏制硫研究上，中南大学一直走在学术的前沿。

　　参与该项目的专家表示，目前，磷石膏的综合治理大多是从中提取硫酸，剩余的做石膏板或水泥，这种方法虽然技术成熟，但受市场变化的制约，未来不具可持续性。只有高值化利用，变为受市场欢迎的新产品才是真正的出路。

　　中南大学冶金与环境学院团队联手新万润环保，在现有工艺上做更为完善的科学“加法”，不仅可以帮助新万润环保顺利提纯硫酸，还可以根据市场需求转化为硫磺等系列化工产品，这些都是中国每年消耗量巨大的化工原料。

　　新万润环保与中南大学专业团队的联手意味着，公司将在除硫低成本的基础上再次升级，将硫化物的价值进一步深挖与“净”化，磷石膏的高值化利用将被推向新的里程碑。

　　多地协同联动，共拓产业化“新”局

　　此次，在新万润环保溆浦的小批量生产线上，内蒙古团队重点关注着整个生产过程的烟气检测、工厂设计、工艺优化、预算评估以及结合当地市场的产品微调等，旨在未来与新万润环保实现内蒙古全境域的磷石膏及其他尾矿的高值化生产合作。按照计划，赤峰、呼和浩特、鄂尔多斯三地有望明年六月率先启动十多条包括磷石膏在内的尾渣高值化加工生产线。

　　据了解，中国磷石膏年产量保持在7500万吨左右，主要分布于云南、贵州、湖北、四川和内蒙古等地，其中湖北省最多，约占全国总产量的 30%，云南次之，约占全国总产量的25%。

　　“今年以来，湖北祥云、云南磷化、贵州磷化都在与我们积极对接，表达合作意向。”黄述军表示，内蒙古的项目成功落地后，新万润环保的技术路径将在全国加速产业转化。

　　在技术得到认可的同时，熟悉海内外建材市场的黄述军明白，磷石膏最大的特点是可以生产出白色的玉芯石，这正符合海内外市场的需求。目前，新万润环保的玉芯石板材早已应用于地铁站、美术馆、商场、写字楼以及海外的教堂、别墅等场景，受到业界一致好评。

2024年11月，沙特客商与新万润环保达成共拓中东市场的合作协议。 受访者供图

　　黄述军表示，玉芯石这样高性价比的绿色产品必将打破现有市场格局。“意大利老客户来湖南花垣生产基地参观后有意成为欧洲总代理；印度客户今年3月来洽谈生产线合作，表示投产后要包下4万平方/月的产线。迪拜老客户也来了，虽然我们湖南溆浦、花垣的厂房还在建，但已就新订单达成协议，提前锁定市场份额。”

　　国家生态环境部明确指出，“十五五”时期要积极破解大宗固体废物消纳难题。这将意味着，固废处理行业正从无害化治理、综合化利用向高值化产业跃迁。时代的车轮将助推新万润环保技术的产业化，在长达十余年的研发投资后，黄述军终于在自己认定的方向闻到了春天的花香。(完)