化肥工業是化學工業和國民經濟的重要產業之一，關系國家糧食安全、農業發展、農民利益以及資源、環境的可持續發展。磷肥是三大化肥品種之一，是農業的重要支撐， 是關系國計民生的重要基礎產業，對保障國家糧食安全、農產品品質安全和農業生態安全具有十分重要的作用。
磷酸是磷肥生產重要的基礎原料， 磷石膏是硫酸分解磷礦萃取磷酸的主要副產品， 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，這對磷石膏的堆存及綜合利用造成一定的影響。磷石膏的主要產生途徑是磷肥生產，約占總產量的 85%，此外以濕法磷酸為原料的磷化工產品、飼鈣等也有副產磷石膏的產生。本文主要探討磷肥生產副產磷石膏資源的產生利用情況和發展趨勢。
磷肥行業發展現狀及“十四五”發展趨勢
“十三五”以來，磷肥行業以供給側結構性改革為引領， 在滿足中國需求的基礎上全面深化去產能、調結構、節能減排等高質量發展戰略，取得了卓有成效的業績。據中國磷復肥工業協會統計，“十 三五”期間，磷肥（以 P2O5 計）生產能力已由期初的2 370 萬 t/a 下降至期末的 2 170 萬 t/a，下降 8.44%，年均遞減 1.75%；產量由期初的 1 795 萬 t/a 下降至期末的 1 590 萬 t/a，下降 11.42%，年均遞減 2.40%；中國磷肥需求量已由期初的 1 245 萬 t/a 下降至期末的 1 140 萬 t/a，下降 8.43%，年均遞減 1.75%。
“十四五”期間，磷肥行業將繼續以供給側結構性改革為引領， 進一步去產能、 調結構， 預計至2025 年行業產能將控制在 2 000 萬 t/a 以下；為保障國家糧食供應安全，綜合考慮減肥增效以及有機肥替代的方式，中國“十四五”期間磷肥的產量將保持在 1 300 萬 t/a 左右，中國磷肥需求量將會穩定在1100 萬t/a 左右。
磷石膏產生利用情況
2.1 國外磷石膏產生利用情況
磷石膏綜合利用是世界性難題， 據相關資料表明，目前全球磷石膏堆存量已超過 60 億 t，且每年仍以 2 億 t 左右的速率繼續增長， 但全球磷石膏綜合利用率僅為 25%左右，除日本等少數國家因石膏資源匱乏，磷石膏綜合利用率達 100%外，其他國家大部分以堆存為主。
根據國際肥料協會（IFA）2020 年發布的“引導創新 合作：磷石膏管理和使用核心原則”報告可知， 目前世界主要磷石膏產生國的磷石膏綜合利用途徑主要在農業、建筑、道路三大領域，由于各個國家的國情不同，利用的側重方向有所區別（見表 1）。
整體而言， 磷石膏綜合利用在建筑領域的推廣相對成熟，農業領域應用發展較為迅速，道路領域作為能夠大量利用磷石膏的潛在途徑， 各國已經紛紛投入大量經費開始試驗研究。
中國磷石膏年產量約占工業副產石膏的 40%，磷石膏的產生與磷肥產量的變化是密不可分的。2015 年是中國磷肥產量的巔峰之年，同年磷石膏的產量也達到了歷史最高值（8 000 萬 t），進入“十三五”以來磷石膏產量有了一定程度的減少，但仍保持在 7 500 萬 t 左右的水平。
“磷石膏的分布與磷資源分布情況密切相關，整體而言中國磷礦資源比較豐富， 相對集中分布在長江流域的云南、貴州、湖北和四川等西南地區，在磷肥產量前五的省份（湖北、云南、貴州、四川、安徽）磷石膏產量約占全國總量的 85%，湖北省最多，約占全國總產量的 30%，云南次之，約占全國總產量的25%。
十三五”期間中國磷石膏綜合利用水平有了較為明顯的提升（見圖 1），綜合利用率由期初的33.3%。增長至期末的 45.3%，增長 12%，超額完成“十三五”既定目標；利用量由期初的 2 650 萬 t/a 增長至期末的 3 400 萬 t/a，增幅 28.3%，年均遞增 5.11%。
從各主要磷石膏產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 100%，安徽省因其地處東部地區，市場較大，加之產量較少，綜合利用率較高；貴州省自 2018 年實施“以用定產”政策以來，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了一系列鼓勵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，二是企業主動開展磷石膏大規模綜合利用，加大投資建設磷石膏綜合利用裝置，三是執行“以用定產”政策，部分裝置限產；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量大，加之地處偏遠、市場輻射量小、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 年中央第八生態環境保護督察組向云南省反饋督察情況，針對云南省現有歷史遺留廢棄露天礦山約 8 000座及生態修復工作滯后的問題提出要求， 云南省結合磷石膏綜合利用與礦山生態修復， 提出磷石膏經處理后用于生態修復的方案， 目前正在開展相關工作，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量較低，且靠近消費市場，磷石膏綜合利用率均超過 100%；其他省份磷石膏產量少，堆存壓力小，綜合利用率較低。
“從利用途徑看， 中國磷石膏資源化利用工藝已基本成熟，部分關鍵共性技術得以突破和應用，主要以水泥緩凝劑及各類建材產品等初級化利用途徑為主（見圖 2）。由圖 2 可見，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%；用作各類建材產品，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理劑、磷石膏制硫酸等應用途徑。
中國磷石膏歷史堆存量大，據中國磷復肥工業協會統計，截至 2020 年，中國已累計堆存超過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 環境 風險 和 安全 隱患 ，例如在“三磷”整治調查中發現長江沿線的 97 個磷石膏庫中有超過半數的磷石膏存在生態環境問題。
“環保政策持續加碼，“三磷”整治，大宗固廢治理等一系列政策措施的實施， 對磷石膏的產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，“以用定產”等。目前中國主要磷肥生產企業現有的磷石膏堆場預計在 2~3 年內全部堆滿，少數堆場不超過 5 年， 堆滿后企業將面臨無處可堆的境地；貴州、湖北、四川等地實行磷石膏“以用定產”政策，要求企業根據磷石膏的利用量倒推磷酸或磷肥的產量，使得一些大型企業被迫開始限產。
磷石膏無害化處理作為解決磷石膏綜合利用的重要手段，成為各方關注的焦點，湖北、貴州、云南等地紛紛開展相關工作， 國家相關部委聯合行業協會組織開展磷石膏無害化處理相關的標準和指南的制定工作，相關工作的開展涉及環保、安全、建筑、農業、 道路等多領域的協作， 是一項復雜的系統性工 程，正在有序進行當中。
雙碳”戰略的提出，對磷石膏資源綜合利用既是機遇又是挑戰。“雙碳”背景下的水泥行業產能產量必然受到影響，火電規模也會逐步下降，相應的脫硫石膏的產量也會降低， 為以磷石膏為原料的石膏建材產品讓出了市場， 同時石膏還能代替部分水泥產品的用途，為大規模利用磷石膏創造了條件。當前磷石膏綜合利用存在的問題主要有以下幾點：
1）對磷石膏認識不清。中國早期的磷肥工業主要為解決中國磷肥供給，通過引進與技改，使中國磷肥工業得到了快速的發展， 然而伴隨產生的磷石膏并未得到重視，而是作為“廢物”全部進行堆存處理，并未開展與之相關的基礎研究和與綜合利用相關的試驗研究工作，導致現階段中國對磷石膏的基本屬性及使用磷石膏可能造成的環境風險、 安全隱患、健康威脅、土質變化等缺乏必要的試驗和證據佐證；此外磷石膏成分復雜，雜質去除難度大，對其綜合利用產生了阻礙。隨著中國磷肥工業的不斷發展，早期積累的磷石膏問題日益凸顯，加之磷石膏管理存在一定的問題， 磷石膏及磷石膏下游產品質量不穩定， 致使磷石膏的綜合利用成為磷肥行業發展的卡脖子問題。
2）磷石膏綜合利用缺乏創新動力。磷肥行業利潤率較低，長期穩定在 2%左右的水平，企業缺乏創新動力， 加之目前中國磷石膏綜合利用技術路線主要以低附加值的初級利用途徑為主，且同質化嚴重，市場競爭激烈，產品價值低甚至貼錢銷售，企業積極性不高。
3）上下游產業協同不足。磷石膏綜合利用是一項系統工程，涉及化肥、化工、建材、建筑、農業、輕工等多個行業，以及環保、安全、發改、工信、住建等多個政府管理部門， 磷石膏綜合利用在標準制定和執行、歸口管理、權責劃分等方面存在產業間、部門間溝通協作不暢的問題， 使得推動磷石膏資源化利用工作的過程阻力較大。
4）磷石膏產生地集中，規模化手段缺失。受地域資源稟賦和經濟發展水平影響，云、貴、川、鄂等地的磷石膏產生集中、歷史堆存量大、利用難度大，且大多地處偏遠， 磷石膏綜合利用產品的周邊輻射市場容量不足以滿足如此大批量的磷石膏利用， 加之受運輸成本影響，產品運距較短，限制了綜合利用產品的銷售。
“行業越來越重視過程管理， 磷石膏是產品而非“廢物”的觀念已發生轉變，從生產源頭開始控制，強化過程管理，提升磷石膏品質和穩定性。磷石膏無害化處理又將進一步提升磷石膏品質， 將磷石膏處理成 I 類或接近 I 類固廢的水平， 為磷石膏無害化堆存和資源綜合利用提供了堅實的基礎， 磷石膏資源綜合利用量和利用水平將不斷提升。
在全社會的共同關注和全行業的共同努力下，中國磷石膏綜合利用水平已居世界先進水平， 繼續提升磷石膏產品品質， 加強磷石膏基礎理論研究和綜合利用途徑探索， 引導全社會形成綠色低碳消費體系與消費觀念和磷石膏是二次資源的科學認知，形成上下游產業帶動、磷肥產業發力、全社會認可的磷石膏綜合利用新局面。
