隨著磷肥產業的快速發展,磷石膏的產生量也在不斷增加。據統計,全球磷石膏的產生量已經超過1億噸/年,而且還在以每年約6%的速度增長。這使得磷石膏行業市場規模持續擴大,具有巨大的發展潛力。
磷石膏主要有灰黑色和灰白色兩種,顆粒直徑一般為 5~50μm,結晶水含量 20%~25%。磷石膏是濕法磷酸工藝中產生的固體廢棄物,其組分主要是二水硫酸鈣。磷石膏的組成比較復雜,除硫酸鈣以外,還有未完全分解的磷礦、殘余的磷酸、氟化物、酸不溶物、有機質等,其中氟和有機質的存在對磷石膏的資源化利用影響最大。磷石膏的隨意排放堆積嚴重破壞了生態環境,不僅污染地下水資源,還造成土地資源的浪費。
磷石膏通常是灰黑色或灰白色,只有少數對生產條件嚴格工廠的產生的磷石膏雜質少,顏色比較淺,有時呈白色。磷石膏主要物相是二水硫酸鈣,晶體的晶型有針狀、單分散板狀、多晶核和密實四種形態,其中以板狀晶體為主。磷石膏的膠凝性能低于天然石膏,膠結性能不如天然石膏,粘滯性、流動性也比天然石膏差,磷石膏漿體凝結時間長,并具有一定的腐蝕性。磷石膏在水中的溶解度極小,隨著溫度的升高溶解度下降,層間的透水性能優于水平層內的透水性能,是一種應變軟化材料。磷石膏的粒徑大小比例比較集中,雜質的含量與晶體的形貌與磷礦石有很大的關系,磷石膏的晶型越規則,磷石膏的粒徑就越大,雜質含量相對就越少。
磷石膏是濕法磷酸浸出過程的工業副產物,每生產1噸磷酸將產生4~6噸的磷石膏。磷石膏常用于制備水泥、粉刷材料、路基填料、墻板、石膏板、石膏砌塊等建筑材料。磷石膏價格低廉、力學性能優良,基體中加入磷石膏降低材料生產成本,并改善材料的整體密度、延長凝結時間、提高化學耐受性、提升抗凍/融性和防火性能等指標。
中國已形成了比較完整的磷化工體系,行業整體競爭力不斷增強,在全球磷化工行業具有舉足輕重的影響力,與此同時,中國磷石膏產量迅速增加,已成為國內第二大工業固廢,2020年中國磷石膏產量共計7410萬噸,磷石膏新增堆存量4150萬噸。
隨著節能減排和資源綜合利用的呼聲愈發高漲,近年來中國磷石膏綜合利用市場飛速發展,2020年中國磷石膏綜合利用量達3260萬噸,綜合利用率達43.99%,據統計,2021年我國磷石膏綜合利用依然以傳統途徑為主,其中用于水泥緩凝劑制備的磷石膏量為1020萬噸,占比為27.9%;外售外供磷石膏量為670萬噸,占比18.4%;生態修復用磷石膏量為500萬噸,占比約13.7%。
根據中研普華產業研究院發布的《2023-2028年中國磷石膏行業深度調研與發展趨勢預測研究報告》顯示:
2021年,受國內化肥保供及國際糧食、化肥市場波動影響,為保障國家糧食安全,我通過對專利申請單位數量多的單位進行分析,可以展現磷石膏研究領域主要科研力量的分布情況。磷石膏領域專利申請前十名中,高校占據一半,由此可見企業在磷石膏的研究上比較薄弱,企業創新主體研發能力不足。國磷肥產量有了一定增加,據中國磷復肥工業協會統計,2021年我國磷肥總產量為1684.4萬噸,同比上漲3.2%;磷石膏產生量約為8000萬噸,同比上漲約3.9%。
隨著磷石膏處理無害化處理技術和綜合利用技術的進步,綜合利用量將持續提升。目前,中國磷石膏資源化應用最廣泛的領域就是建材行業,據統計,除去外供、外銷處理的磷石膏占比磷石膏利用的26.7%外,中國磷石膏利用途徑排名靠前的分別是水泥添加劑、筑路填充、制作石膏板、制作建筑石膏粉及砌塊等,分別占比30.1%、13.2%、15.7%、6.2%。
中國一些企業邁出了探索磷石膏綜合利用的步伐,也有貴州開嶙集團股份有限公司、云天化集團有限責任公司、金正大諾泰爾化學有限公司等企業在磷石膏綜合利用方面已經做出了突出成績。綜合來看,中國磷石膏綜合利用行業競爭十分激烈,然而,綜合利用技術項目投資大,建成的磷石膏綜合利用項目偏向低端產品,產品市場利用量小,且同質化嚴重,成為利用中多數企業的“卡脖子”問題。零星的試點,離大規模利用相去甚遠,產業結構有待進一步優化,且還存在區域發展不平衡等問題。
隨著建筑行業、農業等領域對環保、高效材料的需求增加,磷石膏在這些領域的應用有望得到拓展。例如,磷石膏可以作為建筑材料的添加劑,提高材料的性能和穩定性;在農業領域,磷石膏可以用于改良土壤、提高作物產量等。綜合來看,磷石膏行業市場的未來發展前景具有一定的潛力,但也需要在面對挑戰時保持警惕和靈活應對。通過加強技術創新、拓展應用領域、提高資源利用效率等方式,磷石膏行業有望在未來實現更加快速和可持續的發展。
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