磷石膏是濕法生產磷酸時產生的一種固體廢渣，主要成分是二水硫酸鈣(CaSO4•2H2O)，另外也含有少量未完全分解的磷礦、氟化合物、磷酸、有機質、酸不溶物、鐵鋁化合物、重金屬等雜質，其外觀為黃白色、灰黃色、淺灰白色或黑灰色細粉狀固體。
圖1 2015—2019年中國磷石膏的產量和利用量
1. 磷石膏的資源化利用現(xiàn)狀
國內外對磷石膏資源化綜合利用已經進行了較廣泛的研究。在日本、韓國和德國等天然石膏缺乏的國家對磷石膏的開發(fā)利用率相對較高。日本的磷石膏利用率接近100%，大部分用于生產建材，如石膏板、建筑石膏和石膏砌塊等。而美國等擁有豐厚天然石膏資源的國家，對磷石膏等工業(yè)副產石膏的利用率較低，大部分采用堆積存儲的方式。
中國磷石膏的主要產地集中在中西部地區(qū)，2019年云南、貴州、四川、湖北等產磷省的磷肥產量占當年總產量的84%。由于磷礦中放射性元素含量低，因此磷石膏中放射性較低，滿足環(huán)境安全要求，為磷石膏資源化利用創(chuàng)造了有利條件?，F(xiàn)階段，磷石膏在中國的資源化利用行業(yè)領域及用途如表1所示。
表1 中國磷石膏資源化利用的主要行業(yè)和用途
2. 磷石膏的建材資源化利用
(1) 磷石膏的預處理
在眾多利用途徑中，磷石膏的建材資源化利用既可以消納大量磷石膏，又具有較高的附加值。對于雜質含量較少的磷石膏，可以不經處理，直接與石灰、礦渣、礦粉或粉煤灰制備磷石膏基復合膠凝材料。
為了得到性能穩(wěn)定的建筑石膏，一般需要對磷石膏進行預處理，除去其中的有機物、可溶磷、可溶氟等雜質。目前中國對磷石膏的預處理一般采用水洗法、酸堿中和法、篩分法、陳化法、煅燒法等方法中的一種或多種組合，其中最常用的是酸堿中和法和水洗法。磷石膏經過預處理后，可避免其中的雜質對磷石膏制品的不利影響，提高磷石膏制品的力學性能，有利于在實際工程中的推廣應用。
(2)磷石膏基墻體材料
常見的磷石膏墻體材料主要有石膏板、石膏磚和砌塊等。石膏板是一種以石膏為主要原料制成的建筑板材，具有生產能耗低、輕質高強、防火隔熱、可加工性好等優(yōu)點，廣泛應用于建筑內部隔墻、吊頂?shù)取Ｒ恢币詠?，中國的石膏板生產主要以天然石膏和脫硫石膏為原料，近年來隨著政策和市場的推動，已有許多科研院所和部分企業(yè)研發(fā)以磷石膏等工業(yè)廢棄物為原料的石膏板。
石膏磚和石膏砌塊具有質量輕、防火、隔聲、低碳環(huán)保、施工便捷等優(yōu)點，是國家大力推廣發(fā)展的一種新型墻體材料。磷石膏中含有鉛、鋇等重金屬離子，因此在使用中需考察其重金屬浸出性。此外，石膏是一種氣硬性材料，耐水性較差，因此在實際應用中需要提高其耐水性。
(3) 磷石膏基粉體材料
磷石膏基粉體材料是指以磷石膏為主要膠凝材料，添加集料、外加劑等制得的具有不同用途的砂漿類材料，主要有抹灰石膏、自流平石膏、石膏膩子等。
抹灰石膏主要用于建筑內墻、頂棚的抹灰，具有質量輕、不空鼓、不開裂、施工快等特點，既可采用人工抹灰，又可采用機械噴涂抹灰，施工效率高。目前，磷石膏基抹灰石膏已在中國有所應用，其制備工藝、影響因素和機制得到了深入研究。
自流平石膏具有流動性好、施工快、無收縮等優(yōu)點，可以替代傳統(tǒng)室內找平工藝。用磷石膏配制自流平石膏可變廢為寶，具有較高的附加值，經濟效益和市場前景良好。
建筑膩子是建筑工程的必備材料，以經過預處理的磷石膏為基材，配制磷石膏基建筑膩子是磷石膏資源化的高附加值途徑之一。
(4) 磷石膏模盒
石膏模盒是以石膏、纖維增強材料為主要原料在工廠預制而成，作為空腹樓板填充材料的一種新型石膏制品。將石膏模盒埋于現(xiàn)澆混凝土樓板內，構造出高性能的復合樓板，既節(jié)省了大量鋼筋混凝土，又具有保溫、節(jié)能、隔音、輕質等功能，已經成為中國重點推廣的建筑技術。謝欽等采用有限元方法分析了磷石膏模盒無梁樓蓋的截面應力，建立了周邊簡支條件下各自的內力和位移計算公式，為磷石膏模盒無梁樓蓋的應用夯實了理論基礎。李少杰等對磷石膏模盒樓蓋進行了輻射傳熱分析，認為磷石膏空腔結構提高了樓蓋的保溫性能，并針對其熱橋和自然對流換熱問題提出了改良方法。
3. 存在的問題
目前，磷石膏在建材資源化利用方面主要存在以下問題：
01
分布不均勻、供需不協(xié)調。中國磷石膏主要產區(qū)集中在貴州、云南、湖北、四川等中西部地區(qū)，這些地區(qū)每年的磷石膏產生量占全國的八成以上，本地市場難以消納。
02
產品質量差、市場認可度低。磷石膏自身存在雜質種類復雜、含量高等缺點，同時中國對磷石膏的利用尚處于發(fā)展期，磷石膏制品相對天然石膏、脫硫石膏等質量不高，市場的認可度較低。
03
規(guī)范不健全、政策激勵不充分。目前很多磷石膏建材制品尚沒有國家產品標準，很多企業(yè)采用企業(yè)標準生產，限制了其應用推廣。政府雖然出臺了很多鼓勵政策，但其激勵作用發(fā)揮不充分。
結論與展望
近年來，磷石膏在建筑材料中的應用，取得了豐富成果并得到了推廣應用。但是磷石膏的大摻量應用還存在一些共性問題需要解決，如磷石膏預處理清潔技術、磷建筑石膏質量穩(wěn)定性等，同時也需要國家出臺磷石膏資源化利用的政策引導和激勵優(yōu)惠。隨著技術的進步和國家政策的推動，未來磷石膏建材制品的種類和產品質量將進一步完善，市場認可度將進一步提高，實現(xiàn)磷石膏在建材領域的大量、高附加值利用，使磷石膏變廢為寶，解決其產生的環(huán)境問題。
