化肥工業(yè)是化學(xué)工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)之一，關(guān)系國(guó)家糧食安全、農(nóng)業(yè)發(fā)展、農(nóng)民利益以及資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。磷肥是三大化肥品種之一，是農(nóng)業(yè)的重要支撐， 是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對(duì)保障國(guó)家糧食安全、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)安全和農(nóng)業(yè)生態(tài)安全具有十分重要的作用。
磷酸是磷肥生產(chǎn)重要的基礎(chǔ)原料， 磷石膏是硫酸分解磷礦萃取磷酸的主要副產(chǎn)品， 其主要成分與天然石膏相同，均為二水硫酸（CaSO4·2H2O），是一種可再生石膏資源。磷石膏呈酸性，且含有少量的磷、氟等雜質(zhì)，這對(duì)磷石膏的堆存及綜合利用造成一定的影響。磷石膏的主要產(chǎn)生途徑是磷肥生產(chǎn)，約占總產(chǎn)量的 85%，此外以濕法磷酸為原料的磷化工產(chǎn)品、飼鈣等也有副產(chǎn)磷石膏的產(chǎn)生。本文主要探討磷肥生產(chǎn)副產(chǎn)磷石膏資源的產(chǎn)生利用情況和發(fā)展趨勢(shì)。
磷肥行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及“十四五”發(fā)展趨勢(shì)
“十三五”以來(lái)，磷肥行業(yè)以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為引領(lǐng)， 在滿(mǎn)足中國(guó)需求的基礎(chǔ)上全面深化去產(chǎn)能、調(diào)結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排等高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略，取得了卓有成效的業(yè)績(jī)。據(jù)中國(guó)磷復(fù)肥工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，“十 三五”期間，磷肥（以 P2O5 計(jì)）生產(chǎn)能力已由期初的2 370 萬(wàn) t/a 下降至期末的 2 170 萬(wàn) t/a，下降 8.44%，年均遞減 1.75%；產(chǎn)量由期初的 1 795 萬(wàn) t/a 下降至期末的 1 590 萬(wàn) t/a，下降 11.42%，年均遞減 2.40%；中國(guó)磷肥需求量已由期初的 1 245 萬(wàn) t/a 下降至期末的 1 140 萬(wàn) t/a，下降 8.43%，年均遞減 1.75%。
“十四五”期間，磷肥行業(yè)將繼續(xù)以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為引領(lǐng)， 進(jìn)一步去產(chǎn)能、 調(diào)結(jié)構(gòu)， 預(yù)計(jì)至2025 年行業(yè)產(chǎn)能將控制在 2 000 萬(wàn) t/a 以下；為保障國(guó)家糧食供應(yīng)安全，綜合考慮減肥增效以及有機(jī)肥替代的方式，中國(guó)“十四五”期間磷肥的產(chǎn)量將保持在 1 300 萬(wàn) t/a 左右，中國(guó)磷肥需求量將會(huì)穩(wěn)定在1100 萬(wàn)t/a 左右。
磷石膏產(chǎn)生利用情況
2.1 國(guó)外磷石膏產(chǎn)生利用情況
磷石膏綜合利用是世界性難題， 據(jù)相關(guān)資料表明，目前全球磷石膏堆存量已超過(guò) 60 億 t，且每年仍以 2 億 t 左右的速率繼續(xù)增長(zhǎng)， 但全球磷石膏綜合利用率僅為 25%左右，除日本等少數(shù)國(guó)家因石膏資源匱乏，磷石膏綜合利用率達(dá) 100%外，其他國(guó)家大部分以堆存為主。
根據(jù)國(guó)際肥料協(xié)會(huì)（IFA）2020 年發(fā)布的“引導(dǎo)創(chuàng)新 合作：磷石膏管理和使用核心原則”報(bào)告可知， 目前世界主要磷石膏產(chǎn)生國(guó)的磷石膏綜合利用途徑主要在農(nóng)業(yè)、建筑、道路三大領(lǐng)域，由于各個(gè)國(guó)家的國(guó)情不同，利用的側(cè)重方向有所區(qū)別（見(jiàn)表 1）。
整體而言， 磷石膏綜合利用在建筑領(lǐng)域的推廣相對(duì)成熟，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展較為迅速，道路領(lǐng)域作為能夠大量利用磷石膏的潛在途徑， 各國(guó)已經(jīng)紛紛投入大量經(jīng)費(fèi)開(kāi)始試驗(yàn)研究。
中國(guó)磷石膏年產(chǎn)量約占工業(yè)副產(chǎn)石膏的 40%，磷石膏的產(chǎn)生與磷肥產(chǎn)量的變化是密不可分的。2015 年是中國(guó)磷肥產(chǎn)量的巔峰之年，同年磷石膏的產(chǎn)量也達(dá)到了歷史最高值（8 000 萬(wàn) t），進(jìn)入“十三五”以來(lái)磷石膏產(chǎn)量有了一定程度的減少，但仍保持在 7 500 萬(wàn) t 左右的水平。
“磷石膏的分布與磷資源分布情況密切相關(guān)，整體而言中國(guó)磷礦資源比較豐富， 相對(duì)集中分布在長(zhǎng)江流域的云南、貴州、湖北和四川等西南地區(qū)，在磷肥產(chǎn)量前五的省份（湖北、云南、貴州、四川、安徽）磷石膏產(chǎn)量約占全國(guó)總量的 85%，湖北省最多，約占全國(guó)總產(chǎn)量的 30%，云南次之，約占全國(guó)總產(chǎn)量的25%。
十三五”期間中國(guó)磷石膏綜合利用水平有了較為明顯的提升（見(jiàn)圖 1），綜合利用率由期初的33.3%。增長(zhǎng)至期末的 45.3%，增長(zhǎng) 12%，超額完成“十三五”既定目標(biāo)；利用量由期初的 2 650 萬(wàn) t/a 增長(zhǎng)至期末的 3 400 萬(wàn) t/a，增幅 28.3%，年均遞增 5.11%。
從各主要磷石膏產(chǎn)生省的利用情況分析， 利用率最高的省份為安徽省和貴州省， 綜合利用率已超過(guò) 100%，安徽省因其地處東部地區(qū)，市場(chǎng)較大，加之產(chǎn)量較少，綜合利用率較高；貴州省自 2018 年實(shí)施“以用定產(chǎn)”政策以來(lái)，磷石膏綜合利用率由 2018年的不足 55%一躍提升至 2020 年的 105%，原因主要有三方面， 一是貴州省政府出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)磷石膏資源綜合利用和使用磷石膏資源綜合利用制品的政策，二是企業(yè)主動(dòng)開(kāi)展磷石膏大規(guī)模綜合利用，加大投資建設(shè)磷石膏綜合利用裝置，三是執(zhí)行“以用定產(chǎn)”政策，部分裝置限產(chǎn)；其次為四川省和湖北省，2020 年兩省綜合利用率分別為 46.4%和 29.3%，隨著兩地磷石膏政策的落地，2021 年磷石膏綜合利用率有了很大的提升；云南省由于磷石膏產(chǎn)量大，加之地處偏遠(yuǎn)、市場(chǎng)輻射量小、磷石膏綜合利用起步較晚等因素， 磷石膏綜合利用率在 20%左右，2021 年中央第八生態(tài)環(huán)境保護(hù)督察組向云南省反饋督察情況，針對(duì)云南省現(xiàn)有歷史遺留廢棄露天礦山約 8 000座及生態(tài)修復(fù)工作滯后的問(wèn)題提出要求， 云南省結(jié)合磷石膏綜合利用與礦山生態(tài)修復(fù)， 提出磷石膏經(jīng)處理后用于生態(tài)修復(fù)的方案， 目前正在開(kāi)展相關(guān)工作，磷石膏綜合利用率有望得到顯著提升；河北、山東、廣東、福建等地的磷石膏產(chǎn)量較低，且靠近消費(fèi)市場(chǎng)，磷石膏綜合利用率均超過(guò) 100%；其他省份磷石膏產(chǎn)量少，堆存壓力小，綜合利用率較低。
“從利用途徑看， 中國(guó)磷石膏資源化利用工藝已基本成熟，部分關(guān)鍵共性技術(shù)得以突破和應(yīng)用，主要以水泥緩凝劑及各類(lèi)建材產(chǎn)品等初級(jí)化利用途徑為主（見(jiàn)圖 2）。由圖 2 可見(jiàn)，水泥緩凝劑用量最大，約占磷石膏利用量的 30%；其次為外供外售，約占25%；用作各類(lèi)建材產(chǎn)品，如石膏板、石膏磚、石膏砌塊、 石膏粉等， 約占 20%；用作筑路或充填約占15%；此外還有少量用于磷石膏土壤調(diào)理劑、磷石膏制硫酸等應(yīng)用途徑。
中國(guó)磷石膏歷史堆存量大，據(jù)中國(guó)磷復(fù)肥工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，截至 2020 年，中國(guó)已累計(jì)堆存超過(guò)8.3 億 t 磷石膏，這些磷石膏的堆存不僅占用了大量土地，還 存在 一 定的 環(huán)境 風(fēng)險(xiǎn) 和 安全 隱患 ，例如在“三磷”整治調(diào)查中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江沿線(xiàn)的 97 個(gè)磷石膏庫(kù)中有超過(guò)半數(shù)的磷石膏存在生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。
“環(huán)保政策持續(xù)加碼，“三磷”整治，大宗固廢治理等一系列政策措施的實(shí)施， 對(duì)磷石膏的產(chǎn)生和堆存采取了一系列的限制措施，如限制新建磷石膏堆場(chǎng)，“以用定產(chǎn)”等。目前中國(guó)主要磷肥生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)有的磷石膏堆場(chǎng)預(yù)計(jì)在 2~3 年內(nèi)全部堆滿(mǎn)，少數(shù)堆場(chǎng)不超過(guò) 5 年， 堆滿(mǎn)后企業(yè)將面臨無(wú)處可堆的境地；貴州、湖北、四川等地實(shí)行磷石膏“以用定產(chǎn)”政策，要求企業(yè)根據(jù)磷石膏的利用量倒推磷酸或磷肥的產(chǎn)量，使得一些大型企業(yè)被迫開(kāi)始限產(chǎn)。
磷石膏無(wú)害化處理作為解決磷石膏綜合利用的重要手段，成為各方關(guān)注的焦點(diǎn)，湖北、貴州、云南等地紛紛開(kāi)展相關(guān)工作， 國(guó)家相關(guān)部委聯(lián)合行業(yè)協(xié)會(huì)組織開(kāi)展磷石膏無(wú)害化處理相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和指南的制定工作，相關(guān)工作的開(kāi)展涉及環(huán)保、安全、建筑、農(nóng)業(yè)、 道路等多領(lǐng)域的協(xié)作， 是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工 程，正在有序進(jìn)行當(dāng)中。
雙碳”戰(zhàn)略的提出，對(duì)磷石膏資源綜合利用既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。“雙碳”背景下的水泥行業(yè)產(chǎn)能產(chǎn)量必然受到影響，火電規(guī)模也會(huì)逐步下降，相應(yīng)的脫硫石膏的產(chǎn)量也會(huì)降低， 為以磷石膏為原料的石膏建材產(chǎn)品讓出了市場(chǎng)， 同時(shí)石膏還能代替部分水泥產(chǎn)品的用途，為大規(guī)模利用磷石膏創(chuàng)造了條件。當(dāng)前磷石膏綜合利用存在的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)：
1）對(duì)磷石膏認(rèn)識(shí)不清。中國(guó)早期的磷肥工業(yè)主要為解決中國(guó)磷肥供給，通過(guò)引進(jìn)與技改，使中國(guó)磷肥工業(yè)得到了快速的發(fā)展， 然而伴隨產(chǎn)生的磷石膏并未得到重視，而是作為“廢物”全部進(jìn)行堆存處理，并未開(kāi)展與之相關(guān)的基礎(chǔ)研究和與綜合利用相關(guān)的試驗(yàn)研究工作，導(dǎo)致現(xiàn)階段中國(guó)對(duì)磷石膏的基本屬性及使用磷石膏可能造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、 安全隱患、健康威脅、土質(zhì)變化等缺乏必要的試驗(yàn)和證據(jù)佐證；此外磷石膏成分復(fù)雜，雜質(zhì)去除難度大，對(duì)其綜合利用產(chǎn)生了阻礙。隨著中國(guó)磷肥工業(yè)的不斷發(fā)展，早期積累的磷石膏問(wèn)題日益凸顯，加之磷石膏管理存在一定的問(wèn)題， 磷石膏及磷石膏下游產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定， 致使磷石膏的綜合利用成為磷肥行業(yè)發(fā)展的卡脖子問(wèn)題。
2）磷石膏綜合利用缺乏創(chuàng)新動(dòng)力。磷肥行業(yè)利潤(rùn)率較低，長(zhǎng)期穩(wěn)定在 2%左右的水平，企業(yè)缺乏創(chuàng)新動(dòng)力， 加之目前中國(guó)磷石膏綜合利用技術(shù)路線(xiàn)主要以低附加值的初級(jí)利用途徑為主，且同質(zhì)化嚴(yán)重，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，產(chǎn)品價(jià)值低甚至貼錢(qián)銷(xiāo)售，企業(yè)積極性不高。
3）上下游產(chǎn)業(yè)協(xié)同不足。磷石膏綜合利用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及化肥、化工、建材、建筑、農(nóng)業(yè)、輕工等多個(gè)行業(yè)，以及環(huán)保、安全、發(fā)改、工信、住建等多個(gè)政府管理部門(mén)， 磷石膏綜合利用在標(biāo)準(zhǔn)制定和執(zhí)行、歸口管理、權(quán)責(zé)劃分等方面存在產(chǎn)業(yè)間、部門(mén)間溝通協(xié)作不暢的問(wèn)題， 使得推動(dòng)磷石膏資源化利用工作的過(guò)程阻力較大。
4）磷石膏產(chǎn)生地集中，規(guī)模化手段缺失。受地域資源稟賦和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平影響，云、貴、川、鄂等地的磷石膏產(chǎn)生集中、歷史堆存量大、利用難度大，且大多地處偏遠(yuǎn)， 磷石膏綜合利用產(chǎn)品的周邊輻射市場(chǎng)容量不足以滿(mǎn)足如此大批量的磷石膏利用， 加之受運(yùn)輸成本影響，產(chǎn)品運(yùn)距較短，限制了綜合利用產(chǎn)品的銷(xiāo)售。
“行業(yè)越來(lái)越重視過(guò)程管理， 磷石膏是產(chǎn)品而非“廢物”的觀(guān)念已發(fā)生轉(zhuǎn)變，從生產(chǎn)源頭開(kāi)始控制，強(qiáng)化過(guò)程管理，提升磷石膏品質(zhì)和穩(wěn)定性。磷石膏無(wú)害化處理又將進(jìn)一步提升磷石膏品質(zhì)， 將磷石膏處理成 I 類(lèi)或接近 I 類(lèi)固廢的水平， 為磷石膏無(wú)害化堆存和資源綜合利用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)， 磷石膏資源綜合利用量和利用水平將不斷提升。
在全社會(huì)的共同關(guān)注和全行業(yè)的共同努力下，中國(guó)磷石膏綜合利用水平已居世界先進(jìn)水平， 繼續(xù)提升磷石膏產(chǎn)品品質(zhì)， 加強(qiáng)磷石膏基礎(chǔ)理論研究和綜合利用途徑探索， 引導(dǎo)全社會(huì)形成綠色低碳消費(fèi)體系與消費(fèi)觀(guān)念和磷石膏是二次資源的科學(xué)認(rèn)知，形成上下游產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)、磷肥產(chǎn)業(yè)發(fā)力、全社會(huì)認(rèn)可的磷石膏綜合利用新局面。
