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，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，滿足環境安全要求，為磷石膏資源化利用創造了有利條件。現階段，磷石膏在中國的資源化利用行業領域及用途如表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、可加工性好等優點，廣泛應用于建筑內部隔墻、吊頂等。一直以來，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研發以磷石膏等工業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、低碳環保、施工便捷等優點，是國家大力推廣發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、無收縮等優點，可以替代傳統室內找平工藝。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。將石膏模盒埋于現澆混凝土樓板內，構造出高性能的復合樓板，既節省了大量鋼筋混凝土，又具有保溫、節能、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、供需不協調。中國磷石膏主要產區集中在貴州、云南、湖北、四川等中西部地區，這些地區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，很多企業采用企業標準生產，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，解決其產生的環境問題。
