把“污染源”化为“资源库”——记中国五环磷石膏耦合多级逆流水洗提质及改性工艺集成技术

　　近日，中国五环工程有限公司自主研发的磷石膏耦合多级逆流水洗提质及改性工艺集成技术入选工业和信息化部公布的第一批先进适用技术名单。该技术以高效、低碳、高值化为核心，为磷石膏这一长期困扰行业的“生态包袱”开辟了资源化新路径。

　　实现磷石膏高值化利用

　　磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的工业固废，每生产1吨磷酸副产4~5吨磷石膏。我国磷石膏年新增量约7700万吨，历史堆存量已超8.2亿吨，综合利用率仅50%左右，长江经济带沿线更是承担了全国82.6%的堆存压力。其含有的可溶性磷、氟、重金属等杂质不仅导致传统建材应用中的强度缺陷和凝结延迟，更易引发地下水污染等环境风险。

　　如何将磷石膏从“污染源”转化为“资源库”?中国五环工程有限公司经过多年攻关，提出“分级净化+定向改性”技术路线，开发出首套耦合多级逆流水洗与功能改性的工业化集成系统，实现了磷石膏处理从“低端粗放”向“高值精细”的跨越。

　　三大创新破解行业痛点

　　该技术实现了三方面创新。一是多级逆流水洗，以“水效革命”实现深度净化。传统水洗工艺存在耗水量大、杂质去除率低的缺陷。该技术通过创新设计多级逆流洗涤系统，利用洗涤后的高浓度废水作为前端初级洗涤液，实现水资源的梯级循环利用，液固比降至1∶1，节水率达66%。结合磷石膏晶体改性技术，可溶性磷、氟去除率分别提升至95%和90%以上，产品中水溶性五氧化二磷分子含量稳定低于0.1%，达到资源化应用要求。

　　二是耦合改性工艺，实现从“除杂”到“赋效”的质变。针对磷石膏胶凝活性低、制品易开裂等问题，研发团队开创“原位晶格重构+外源增强”双改性技术。晶格调控指在洗涤过程中引入复合激发剂，通过酸碱协同作用重构二水硫酸钙晶体结构，消除共晶磷对水化反应的抑制作用；性能增强指采用梯度掺混工艺，将改性磷石膏与粉煤灰、矿渣微粉复配，开发出高性能的磷石膏胶凝材料。

　　三是全流程低碳化，实现能耗与碳排双降。技术集成加压过滤快速干燥系统，使无害化磷石膏吨产品综合能耗降至3.789千克标煤/吨产品；相比传统工艺路线，年处理100万吨磷石膏的产线可降低二氧化碳排放量1391吨，实现“固废处理+碳汇增值”双重收益。

　　打造百亿级产业集群

　　该技术的开发并非一帆风顺，先后遇到两方面的难题。一是杂质组分复杂性与工艺适配难题。磷石膏杂质种类及含量随磷矿来源波动显著。研发团队构建了涵盖全国12个主要磷矿区的磷石膏杂质数据库，开发自适应调控算法，通过在线光谱检测实时调整洗涤参数，确保处理效果稳定性。二是规模化连续生产的工程化挑战。传统间歇式水洗设备处理能力不足、自动化程度低。该技术首创“浮选—多级逆流水洗—改性”一体化连续装备，采用模块化设计，单线处理能力提升至138吨/时干基磷石膏，并通过DCS实现全过程无人值守，运营成本降低30%。

　　该技术应用取得了良好的社会效益和经济效益。使用该技术处理1万吨磷石膏可减少占地2.5亩，避免了约300吨可溶性污染物渗入地下水，改性后的高纯磷石膏可制备高强石膏粉、土壤调理剂等产品，较传统建材应用增值5～10倍。此外，通过在湖北宜昌、武穴等多地建立示范装置，该技术已支撑建成超过2000万吨/年生产线，为“固废治理+建材应用”提供创新范式。

　　当前，中国五环正推进第三代技术研发，重点突破放射性元素选择性吸附材料、磷石膏基固碳胶凝材料等方向。同时，中国五环联合武汉工程大学、湖北宜化等企业高校构建“磷矿—磷酸—磷石膏—高值产品”全产业链，目标到2030年形成百亿级磷石膏资源化产业集群。

　　未来，随着更多创新技术的涌现，磷石膏必将从“生态负资产”蜕变为“循环经济新引擎”，为中国式现代化注入绿色动能。