李 銘，梁 歡，隨婕斐，張澤強，何東升

（武漢工程大學資源與安全工程學院，湖北武漢 430073）

磷石膏是濕法制磷酸工藝的副產(chǎn)物，生產(chǎn)磷酸P2O51 t 副產(chǎn)磷石膏4～5 t。一般工業(yè)磷石膏呈灰白色或灰黑色，主要成分是CaSO4·2H2O［1］。磷石膏利用途徑較多，但因含有可溶磷、可溶氟、重金屬、有機物以及微量放射性雜質(zhì)等，70%難以資源化利用［2］。我國磷石膏排放量約7 000 萬t/a，50%以上采取長期堆存的處置方式，占用大量土地資源，且堆場投資大、運行成本高，嚴重制約了磷化工產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展［3］。磷石膏長期露天處置容易造成含氟化物、游離酸、有機物等有害物質(zhì)的滲濾液流出，污染土壤環(huán)境與水資源［4］，環(huán)保壓力與經(jīng)濟效益壓力促使磷石膏綜合利用加快升級。

為探索工業(yè)副產(chǎn)石膏、粉煤灰、赤泥等利用新途徑，推動工業(yè)固體廢物全面深度資源化利用，我國工業(yè)與信息化部頒布了《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃（2016—2020 年）》，鼓勵各大企業(yè)堅定信心，迎難而上，爭取早日實現(xiàn)磷石膏資源循環(huán)利用。貴州、重慶、四川、湖北、云南、山東等?。ㄊ校﹫猿址€(wěn)中求進的工作總基調(diào)，以磷石膏為基礎材料生產(chǎn)各種新型建筑材料，如制備新型復合吸聲材料、建筑石膏粉，并得到廣泛應用；將磷石膏用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如制備硫酸鈣晶須、土壤改良劑等［5］。加快開發(fā)經(jīng)濟技術(shù)可行的磷石膏資源化利用途徑［6-7］，深化磷石膏低成本、高質(zhì)量、規(guī)?；茫峭苿邮嗑C合利用提效升級，促進磷肥行業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵。

1 磷石膏特性概述

1.1 磷石膏的組分及理化特性

1.1.1 磷石膏的組分

磷石膏中90%以上為CaSO4·2H2O，并含有少量石英、金剛砂、鐵粉、石灰、重金屬、未分解的磷礦粉、含氟雜質(zhì)、含酸雜質(zhì)。工業(yè)磷石膏中主要雜質(zhì)種類及其存在形式見表1［8-10］。

表1 工業(yè)磷石膏中的雜質(zhì)種類及其存在形式

1.1.2 磷石膏理化特性

純化加工后的磷石膏外觀為白色粉末，是結(jié)晶性能良好的單斜晶系柱狀、四邊形、燕尾狀晶體。而工業(yè)副產(chǎn)物磷石膏內(nèi)雜質(zhì)含量多，一般為淺灰、淺黃或灰黑色粉末，w（H2O）約為25%，密度在0.73～0.88 g/cm3。磷石膏非常難溶于水，流動性能較差，通常狀況下，磷石膏的溶解更傾向于發(fā)生在低溫環(huán)境中。

磷石膏所含化學成分復雜，不同磷石膏含有的雜質(zhì)種類及含量也各不相同，雜質(zhì)的摻雜使得磷石膏粒徑呈較為集中的正態(tài)分布并呈微酸性［11］。高強度、高韌性的磷石膏不溶于常見酸、堿，并且高溫耐受，改性處理后與聚合物親和力強，可用于加工生產(chǎn)復合材料［12］。

1.2 磷石膏堆存的危害

1.2.1 占用土地

磷石膏每年新增堆存量約5 000萬t，每年新增堆存土地面積超過4 000 hm2［13］，占用大量的土地資源。

1.2.2 存在安全隱患

暴雨或特大暴雨會造成磷石膏庫水位猛漲，若防汛措施失敗、泄洪不及時易出現(xiàn)翻壩現(xiàn)象，致使含磷、氟滲漏廢水污染地表水、地下水、江河湖泊；雨水、翻壩庫水的沖刷，容易造成壩肩和壩體外坡支撐力下降，引發(fā)潰壩事故，導致壩內(nèi)磷石膏滑移、崩塌，破壞渣場周圍生態(tài)環(huán)境、建筑物、公路等［14］。

1.2.3 破壞生態(tài)環(huán)境

磷石膏中殘存著磷礦、磷酸、鐵鋁化合物等有害物質(zhì)，pH 值在4 ～5，若不嚴加管理與防范，長期堆存的磷石膏會破壞土壤酸堿平衡而影響農(nóng)作物生長，或者造成耕地大面積損毀而限制農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)與發(fā)展；磷石膏中可溶性氟化物被動植物吸收利用并通過食物鏈進入人體時，過量氟離子會引起人體牙齒變質(zhì)、骨質(zhì)疏松甚至癱瘓［15］；H3PO4、H2PO4-、HPO42-隨雨水滲入江河湖泊，引發(fā)嚴重的水體富營養(yǎng)化，覆滅水體生態(tài)系統(tǒng)［16-17］。

2 磷石膏資源化利用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，磷石膏巨額產(chǎn)排量與有限利用量的主要矛盾仍未緩解，要求我們努力尋求創(chuàng)新理念，攻克技術(shù)難題。

2.1 磷石膏綜合利用途徑

我國磷石膏綜合利用主要集中在工程學和生態(tài)環(huán)境科學領(lǐng)域，化學工程與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也有所涉及。近幾年來，在醫(yī)學應用研究領(lǐng)域磷石膏應用研究也有突破性進展［18-19］。現(xiàn)階段，我國磷石膏綜合利用途徑主要集中在建材行業(yè)以及工農(nóng)業(yè)，其應用領(lǐng)域分類見表2［20］。

表2 磷石膏應用領(lǐng)域分類

2.1.1 磷石膏應用于建設工程基礎材料領(lǐng)域

目前，磷石膏在建設工程基礎材料領(lǐng)域應用廣泛，具體應用如下。

1） 生產(chǎn)石膏砌塊

石膏砌塊滿足建材產(chǎn)品質(zhì)量標準要求，兼具隔聲防火、無須刷灰等普通砌塊無法達到的優(yōu)異性能，是我國成熟的磷石膏綜合利用建材產(chǎn)品［21］。在許多歐洲國家，綠色安全的石膏砌塊在墻體材料中的占比超過30%。

向高溫煅燒后的純化磷石膏中加入改性劑，混入砂子、水泥等填充輔助材料，加水澆注，干燥后即可得到石膏砌塊，生產(chǎn)工藝如圖1［22］所示。

圖1 磷石膏生產(chǎn)石膏砌塊工藝流程

朱大勇等［23］向磷石膏中摻入分別占磷石膏質(zhì)量4%、1%、0.5%、0.2%、1%、1%的丙烯酸酯/石蠟復合乳液、硬脂酸乳液、含氫硅油乳液、三乙醇胺、氯化鈉、亞硝酸鈉制備磷石膏砌塊，結(jié)果表明磷石膏砌塊的抗折軟化系數(shù)、抗壓軟化系數(shù)分別達到0.84和0.86，防水及各項性能指標優(yōu)異。

隨著“一帶一路”合作倡議的推進，沿海地區(qū)石膏砌塊生產(chǎn)企業(yè)打通了對外貿(mào)易通道［24］。貴州磷化（集團）有限責任公司“一步法”新型高強耐水磷石膏磚生產(chǎn)線年產(chǎn)量高達1 億塊，貴州磷化（集團）有限責任公司、山東奧寶化工集團有限公司、四川龍蟒新型建材有限公司投產(chǎn)的磷石膏砌塊生產(chǎn)線共計275萬m2/a［25］。

2） 制取硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥

實現(xiàn)磷石膏資源化循環(huán)利用的重要工藝就是制取硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥［24］，將磷石膏、焦炭和黏土混合制成生料，送入回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒，硫酸鈣（CaSO4）分解生成的SO2用于制取硫酸，分解生成的CaO用于生產(chǎn)水泥（如圖2所示）。

圖2 磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝流程

1990 年，山東魯北企業(yè)集團總公司磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥關(guān)鍵性技術(shù)取得突破性進展，建成年產(chǎn)“3萬t磷銨、4萬t硫酸、6萬t水泥”的國家示范工程，引發(fā)磷石膏制取硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的熱潮［13，21］。經(jīng)過多年生產(chǎn)實踐，磷石膏制取硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的工藝已十分成熟，但還是存在磷石膏分解效率低、設備腐蝕和粉塵堵塞等技術(shù)瓶頸。因此，磷石膏高溫分解技術(shù)還需要不斷創(chuàng)新改進，以推動磷石膏中硫資源和鈣資源的高效利用，實現(xiàn)工業(yè)固體廢棄物磷石膏的資源化與無害化。

3） 應用于路基材料

李俊鵬等［26］對以磷石膏為路基填料的實驗路段長期觀察發(fā)現(xiàn)，磷石膏液限27.9%，塑限21.5%，回彈模量172 MPa，是《瀝青路面設計規(guī)范》技術(shù)要求最低限度的5倍，壓實后磷石膏板結(jié)狀態(tài)比砂土、黏土更加牢靠、耐磨；檢測發(fā)現(xiàn)，磷石膏重金屬離子溶出濃度遠低于安全標準的析出量；磷石膏的內(nèi)照射指數(shù)0.6，外照射指數(shù)0.4，滿足《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566—2010）中建筑主體材料照射系數(shù)小于1.0 的技術(shù)要求；而且經(jīng)實驗分析得出磷石膏填料路段未對周圍環(huán)境造成破壞。因此，磷石膏能夠達到路基填料的施工技術(shù)要求。

2.1.2 磷石膏應用于化工原料領(lǐng)域

1） 制備硫酸鈣晶須

無毒性的硫酸鈣晶須［27-28］可應用在造紙、復合環(huán)保材料、道路瀝青改性等領(lǐng)域，是環(huán)境友好型綠色產(chǎn)品。制備力學性能和抗腐蝕性優(yōu)良的硫酸鈣晶須常用的方法有離子交換法、常壓酸化法、微乳法、水熱法，其優(yōu)缺點見表3。

表3 制備二水硫酸鈣晶須的方法及其優(yōu)缺點

2） 制備硝酸鈣

秦皇島天鼎化工有限公司利用磷石膏制備硝酸鈣，具體工藝流程是：在磷石膏和水中通入氨氣攪拌，制備氫氧化鈣和硫酸銨；利用一級固液分離技術(shù)分離含有氫氧化鈣、殘余磷石膏的沉淀以及含硫酸銨的溶液；將分離出的含硫酸銨溶液加工處理得到硫酸銨產(chǎn)品；在沉淀中加入硝酸，干燥結(jié)晶后進行二級固液分離，得到硝酸鈣產(chǎn)品［29］。該技術(shù)利用磷石膏生產(chǎn)潔凈且經(jīng)濟實用的硝酸鈣和硫酸銨產(chǎn)品，磷轉(zhuǎn)化率高達96%，操作便捷、經(jīng)濟環(huán)保。

2.1.3 磷石膏應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域

1） 在土壤改良方面的應用

磷石膏中含有鈣、鐵、硅、鎂、磷等植物必需的養(yǎng)分，其中的酸性物質(zhì)可通過調(diào)節(jié)土壤pH值解決堿性土壤由于長期施用化肥、防蟲害藥劑、除草劑導致的有害物質(zhì)積聚、土壤鹽堿化等問題，提高土壤肥沃程度，達到使花生、油菜等農(nóng)作物增產(chǎn)的目的［30］。

徐璐［31］對東北鹽堿干旱地區(qū)土壤施加磷石膏進行土壤改良，結(jié)果表明，磷石膏能夠降低土壤黏粒含量進而改善土壤結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)作物產(chǎn)量。孫昌禹等［32］對河北省濱海泥質(zhì)鹽堿土每667 m2施用磷石膏約1 800 kg，試驗結(jié)果表明，土壤pH 值降低，滲透能力、養(yǎng)分結(jié)構(gòu)改善，作物產(chǎn)量增加。王建峰等［33］研究發(fā)現(xiàn)，甘肅鹽堿地磷石膏施用量為6 000 kg/hm2時改良效果最好，玉米等農(nóng)作物的產(chǎn)量高達原產(chǎn)量的2倍。

2） 用作硫、鈣、硅肥

磷石膏中含有農(nóng)作物所必需的硫、鈣、硅等中量元素，能有效改善土壤性狀，提高土壤肥沃程度，增加農(nóng)作物產(chǎn)量，改善農(nóng)作物品質(zhì)［20，34］。

尹元萍等［35］對云南開遠市某典型缺磷赤紅壤在施用氮磷鉀肥基礎上施用磷石膏，能顯著提高土壤的供硫、磷、鈣、硅能力，提高土壤陽離子交換量，改善甘蔗生物學性狀，從而提高了甘蔗的產(chǎn)量。黃賓等［36］對喜鈣作物花生每公頃施用磷石膏900 kg，與對照相比，莢果增產(chǎn)1 560 kg，增產(chǎn)率46.06%。蔡良等［37］在施用氮磷肥基礎上，每667 m2施用磷石膏100 kg，與對照相比，土壤中w（速效磷）平均提高16.2%～22.5%，w（速效鉀）提高7.3%，w（有效鈣）增加8.3%～18.9%，w（有效硫）增加171.1%，有效改善了土壤提供磷、鈣、硫的水平；甘藍鮮葉球、番茄果實、芹菜綠色體產(chǎn)量分別增加12.3%、10.4%、9.4%，增產(chǎn)顯著。

2.2 我國磷石膏利用存在的問題

2.2.1 供需不平衡

我國磷礦資源主要集中在云、鄂、貴、川、皖5省的偏遠山區(qū)，大中型磷復肥企業(yè)磷石膏年產(chǎn)排量高達上百萬噸，而石膏建材消費市場距離遠，運輸成本高，使得磷石膏資源利用受限［38-39］。

2.2.2 技術(shù)不成熟，產(chǎn)品質(zhì)量差

現(xiàn)階段正處于磷石膏發(fā)展的瓶頸期，缺乏新技術(shù)的研發(fā)和籌備，許多工廠仍在沿用傳統(tǒng)硫酸處理磷礦的方式生產(chǎn)磷酸，不成熟的加工技術(shù)使磷石膏雜質(zhì)多、質(zhì)量差。

2.2.3 規(guī)范不健全，市場認可度低

為了加強對磷石膏的管理和利用，國家對磷石膏中水溶性氟、CaSO4·2H2O、水溶性五氧化二磷等指標進行限定，但沒有指出相對應的應用范圍。石膏產(chǎn)品標準不規(guī)范，大多數(shù)企業(yè)采用建材等行業(yè)的標準［40］，導致石膏產(chǎn)品市場認可度低。加之市場仍被低成本、無危害的天然磷石膏占據(jù)，很難實現(xiàn)磷石膏批量化、產(chǎn)業(yè)化資源利用。

3 磷石膏資源化利用展望與建議

我國相關(guān)部委制定了大宗工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生、利用、處置研究監(jiān)管制度，對固體廢物傾倒實施全面監(jiān)督，以管控環(huán)境風險、改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。這就要求磷復肥行業(yè)的相關(guān)企業(yè)樹立磷石膏是產(chǎn)品的觀念，全力以赴提高磷石膏品質(zhì)，加快磷石膏綜合利用，確保行業(yè)、企業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展［41］。

3.1 磷石膏利用前景

3.1.1 政策角度

國務院印發(fā)的《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中，明確了以創(chuàng)新驅(qū)動、壯大規(guī)模、引領(lǐng)升級為核心，構(gòu)建現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系的重要性，鼓勵節(jié)能環(huán)保、資源利用長效發(fā)展。

為推進磷石膏綜合利用高質(zhì)量、安全穩(wěn)定地可持續(xù)發(fā)展，我國各地相繼出臺了諸多鼓勵政策。2018 年，湖北省宜昌市政府出臺《關(guān)于促進磷石膏綜合利用的意見》，建立磷石膏綜合利用與企業(yè)磷礦資源配置規(guī)模聯(lián)合約束機制，并設立2 000 萬元補助資金。同年，貴州省人民政府印發(fā)了《省人民政府關(guān)于加快磷石膏資源綜合利用的意見》，大力弘揚“以渣定產(chǎn)”生產(chǎn)觀念，貫徹“誰排渣誰治理，誰利用誰受益”原則，保障資金流轉(zhuǎn)、技術(shù)設備、市場營銷等安全穩(wěn)定運行［42］。

3.1.2 技術(shù)角度

現(xiàn)階段磷石膏綜合利用處境艱難的重要因素是缺乏高消耗低成本技術(shù)、在線質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)以及無害化預處理技術(shù)［6］。為解決磷石膏難利用的問題，各大企業(yè)與研究院攻堅克難，積極研發(fā)新技術(shù)。四川龍蟒集團有限責任公司與立邦集團聯(lián)合投建新項目，計劃5年內(nèi)完成磷石膏利用量200萬t的工作目標；貴州藍圖新材料股份有限公司、甕福（集團）有限責任公司和貴州省建筑設計研究院合作開發(fā)磷石膏綠色生態(tài)項目，打造國外先進綠色生態(tài)PGPC（磷石膏鋼筋混凝土）裝配式建筑體系［43］。

3.1.3 經(jīng)濟角度

為推動磷石膏綜合利用政策盡快落實，促進磷石膏產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級，財政部、國家稅務總局發(fā)布的《關(guān)于資源綜合利用增值稅政策的公告》明確了享受增值稅即征即退政策的磷石膏資源化利用產(chǎn)品，退稅比例達70%的產(chǎn)品包括墻體、砂漿、石膏砌塊、水泥添加劑、建筑石膏、α型高強石膏、Ⅱ型無水石膏等近20種產(chǎn)品［44］。

3.1.4 國家標準角度

黨中央、國務院及各基層高度重視固體廢物利用與安全防治工作，為加強磷石膏產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)范，推動磷石膏產(chǎn)業(yè)鏈步入正軌，補齊GB/T 23456—2009《磷石膏》標準漏洞，2018 年GB/T 23456—2018《磷石膏》正式發(fā)布。

3.2 磷石膏應用前景拓展

近年來磷石膏綜合利用進展顯著，我國各地及磷復肥企業(yè)積極響應綠色發(fā)展政策，主動研發(fā)新工藝、新材料，例如將高分子材料與磷石膏結(jié)合，得到機械性能、抗高溫能力優(yōu)良的復合水泥環(huán)保材料［45］，為磷石膏的資源化利用提供了新方向。

3.2.1 磷石膏預處理新工藝

國內(nèi)外針對磷石膏預處理主要有三大類方法：物理法、化學法、熱處理法。常用的物理法包括球磨、水洗、超聲波、蒸養(yǎng)等；常用的化學法包括石灰中和、檸檬酸沉淀等。在此基礎上，研究人員研發(fā)了磷石膏預處理新工藝，并得到了良好驗證。

1） 高效除雜技術(shù)凈化磷石膏固化CO2生產(chǎn)高純高白碳酸鈣

通過提高碳酸鈣純度與白度，能增加磷石膏礦化固定CO2工藝經(jīng)濟效益，提高捕集CO2聯(lián)產(chǎn)碳酸鹽產(chǎn)品品質(zhì)［46］。

清華大學趙紅濤等［47］，將磷石膏、質(zhì)量濃度30%的硫酸溶液以及磷酸三丁酯混合物置于三口燒瓶中密封，在恒溫90 ℃、轉(zhuǎn)速300 r/min 條件下反應30 min，通過靜置分層、真空抽濾、去離子水洗滌的高效除雜技術(shù)獲得低雜質(zhì)含量的凈化石膏，然后將凈化石膏與體積分數(shù)為99.9%的二氧化碳氣體在加壓條件下進行碳酸化反應，得到高品質(zhì)的碳酸鈣產(chǎn)品；利用掃描電子顯微鏡（SEM）及白度分析儀等檢測碳酸鈣產(chǎn)品形貌，分析碳酸反應轉(zhuǎn)化率、反應速率，結(jié)果表明，磷石膏中幾乎所有雜質(zhì)均被有效脫除，凈化石膏碳酸化反應轉(zhuǎn)化率高達99.5%，所得碳酸鈣顆粒小、聚團少，表面更加光滑，純度高達99.1%，白度達到91.7%，平均粒徑降低到6.2 μm左右。

2） 生石灰預處理制備高強α-半水石膏

目前，建材行業(yè)市場上使用的半水石膏多為強度低、軟化系數(shù)低的β-半水石膏。α-半水石膏具有更高的強度與耐水性，在建材產(chǎn)品中的應用更具前景。李顯波［48］為了得到性能更為優(yōu)異的α-半水石膏，在磷石膏中添加生石灰，24 h后去除表面漂浮的有機物，并于40 ℃烘干。向三口燒瓶中加入鹽溶液和轉(zhuǎn)晶劑的混合溶液，置于油浴鍋中加熱至設定溫度，加入磷石膏，恒溫反應，攪拌轉(zhuǎn)速約為200 r/min。每隔一定時間用移液管從反應料漿中吸取約20 mL 漿體，置于G4 熔結(jié)玻璃坩堝中快速抽濾，濾餅立即用沸水洗滌3 次，無水乙醇洗滌2次，在45 ℃的鼓風干燥箱內(nèi)烘干，用于結(jié)晶水含量、X射線衍射（XRD）、SEM 分析等；反應完成后料漿快速抽濾烘干，球磨改性后得到α-半水石膏粉。實驗結(jié)果表明：當w（CaO）為0.6%時，可溶磷和可溶氟的去除率分別為90.45%和36.36%。共晶磷溶解釋放的酸性離子，導致反應體系pH 從弱堿性向酸性轉(zhuǎn)變，這是磷石膏常壓鹽溶液法制備α-半水石膏的一個特征，且料漿pH 與磷石膏反應速率間呈現(xiàn)相關(guān)性。

3.2.2 磷石膏新型復合材料

1） 磷石膏新型多孔保水材料制備工藝及性能

水資源的保護利用一直是我國首要待解決的問題。相比節(jié)水措施，具有強吸水性、快速吸水能力、保溫保肥功能的保水材料優(yōu)勢明顯，但目前的保水材料存在成本高、壽命短、難以回收、破壞土壤結(jié)構(gòu)的缺點。

為解決現(xiàn)有保水材料存在的問題，昆明理工大學李珂珂等［49］研究制備了磷石膏基新型多孔保水材料，將磷石膏與0.67‰二氧化錳、8.3‰表面活性劑、0.17‰檸檬酸鈉、6‰過氧化氫溶于一定量水中，充分攪拌后在模具中固化、烘干。分析得出，該材料實際種植保水率為111.11%，較高吸水樹脂實際種植保水率提高1倍；采用發(fā)泡工藝，水灰比達到1 時，實際種植保水率高達77.78%，保水性能最佳；甲基纖維素及海藻酸鈉改性石膏效果較好，高吸水樹脂、聚乙烯醇對石膏保水材料作用不大；該發(fā)泡多孔保水材料既具有調(diào)理土壤作用，又能節(jié)約灌溉用水。

新型磷石膏保水節(jié)水材料可實現(xiàn)自由加入、取出，而不破壞土壤性能，在保水、節(jié)水、吸水性及蒸發(fā)率等方面性能優(yōu)異，在土壤改良劑、植生混凝土［50-53］等作物種植領(lǐng)域應用廣泛。

2） 磷石膏與天然蠶絲復合材料

近幾年來，蠶絲已經(jīng)被應用在醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域。天然蠶絲具有良好的力學性能與懸垂性，這為制備具有良好性能的蠶絲石膏復合板材及制品材料提供了新選擇。

張圣菊等［54］將磷石膏與廢棄蠶絲（其拉伸性能指標見表4）、高效減水劑、緩凝劑混合，研究不同蠶絲長度和摻量的蠶絲石膏復合材料的力學性能。實驗結(jié)果表明：在磷石膏中摻入9 mm 蠶絲0.3%、6 mm蠶絲0.3%、6 mm 蠶絲0.2%能夠顯著提升石膏力學性能；萘系高效減水劑是提高摻入蠶絲長度6 mm、摻量0.2%的蠶絲石膏復合材料力學性能的關(guān)鍵因素；加入聚羧酸高效減水劑后，摻入蠶絲長度為9 mm、摻量為0.3%的蠶絲石膏復合材料抗折、抗壓強度明顯提升，這為磷石膏在復合材料的應用開拓了新領(lǐng)域。

表4 蠶絲拉伸性能指標

3） 造孔劑-纖維-膨脹珍珠巖復合吸聲材料

目前市面上對吸聲材料的要求越來越高，吸聲材料的研究備受關(guān)注。李顯良［55］為了制備吸聲性能優(yōu)異的多孔吸聲材料，在石膏產(chǎn)品中摻入具有空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)的膨脹珍珠巖，得到能夠滿足Ⅰ級吸聲性能要求的產(chǎn)品，探究后得出如下結(jié)論：摻入8%膨脹珍珠巖后，吸聲材料的高頻段吸聲系數(shù)漲幅明顯，隨著摻入量增加，絕干抗壓強度、抗折強度有所降低，但壓折比有所提高；在水膏比不斷增加的同時，材料吸聲系數(shù)在各個頻段都有所提高，尤其在1 000 Hz以上頻段，絕干抗壓強度、抗折強度都有所降低，但壓折比有所提高；增加造孔劑摻入量，材料的吸聲系數(shù)不斷變化，在5 000 Hz處有最大吸收峰，絕干抗壓強度和絕干抗折強度明顯下降。

3.2.3 磷石膏高端產(chǎn)品展望

目前，磷石膏綜合利用的有效途徑是生產(chǎn)低附加值、低認可度、低銷量的建筑材料，加強磷石膏新型高端材料試驗研究，是加快磷石膏高效循環(huán)利用的有益探索［56］。

目前，我國磷化工產(chǎn)業(yè)，在精細化、高端化和綠色化的發(fā)展道路上仍有待提高，要積極探索磷酸、水泥、硅鈣鉀鎂肥綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈，激發(fā)磷肥企業(yè)磷石膏綜合利用積極性，走好新型磷化工產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展之路［57-58］。磷石膏制備的硫酸鈣晶須，品質(zhì)好、性價比高；磷石膏無機填料或復合材料在塑料、橡膠、醫(yī)用多孔復合材料市場應用廣泛［59］。例如以磷石膏為原料制備的羥基磷灰石（Ca10（PO4）6（OH）2，HAP），在催化、離子交換、氣體傳感器等工業(yè)應用廣泛［60］；納米羥基磷灰石（n-HAP）具有穩(wěn)定的化學性能，呈多孔結(jié)構(gòu)，生物相容性優(yōu)異，是一種良好的抗菌骨疾醫(yī)療載體［61］。

3.3 磷石膏應用建議

當前我國水泥行業(yè)產(chǎn)能過剩，水泥緩凝劑需求量逐年減少，石膏建材產(chǎn)品附加值低、運輸成本受限，很難實現(xiàn)市場化。現(xiàn)在根據(jù)磷石膏的資源化利用現(xiàn)狀以及發(fā)展前景分析提出以下建議。

（1）抓住國家構(gòu)建“絲綢之路經(jīng)濟帶”和“21世紀海上絲綢之路”的契機，利用我國沿海地區(qū)重點港口城市的優(yōu)越性，加強石膏砌塊制造企業(yè)與亞洲、歐洲、非洲國家合作，將磷石膏出口業(yè)務扎穩(wěn)打?qū)?，共同建造利益共同體、命運共同體。

（2）加強綠色發(fā)展環(huán)保教育，普及磷石膏的常識，讓廣大人群接受改性石膏制品，鼓勵購買使用脫硫磷石膏產(chǎn)品。

（3）我國脫硫石膏制造企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展尚不可觀，各地政府應盡快推進落實石膏制品減免稅收等鼓勵政策，增加天然石膏資源稅收，限制天然石膏開采［59］。

4 結(jié)論

我國磷石膏的綜合利用已經(jīng)逐步向產(chǎn)品多元化、技術(shù)創(chuàng)新化、應用途徑拓寬化、生產(chǎn)規(guī)模化、產(chǎn)品規(guī)范化方向穩(wěn)步發(fā)展，實現(xiàn)了磷石膏綜合利用的初級向好。

針對磷石膏預處理技術(shù)薄弱、產(chǎn)品成本高、經(jīng)濟效益不足現(xiàn)狀，應深入研究磷石膏雜質(zhì)對后期產(chǎn)品的影響，提高磷石膏綜合品質(zhì)，推進磷石膏應用改革平穩(wěn)有序進行，增加磷石膏新型復合材料的利用。通過政府出臺相關(guān)優(yōu)惠政策、加大扶持力度等方式，激發(fā)磷復肥產(chǎn)業(yè)市場潛能，開拓石膏制品市場，加快建設磷石膏制品標準化體系，落實磷石膏行業(yè)規(guī)范生產(chǎn)與管理辦法，要求各生產(chǎn)單位嚴格參照產(chǎn)品標準進行生產(chǎn)。隨著“一帶一路”合作倡議的提出，中國堅定走“經(jīng)濟發(fā)展不應以破壞自然生態(tài)為代價”的可持續(xù)發(fā)展道路，體現(xiàn)了共同構(gòu)建人類命運共同體的中國擔當。