磷石膏矿渣轻骨料的制备及其在道路工程中的应用科技成果鉴定会成功召开 天天热点

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磷石膏是磷化工行业里湿法工艺生产磷酸过程产生的固体废弃物，每生产1 吨磷酸约产生 5 吨磷石膏。据统计，2020 年国内磷石膏存放量已超过 5亿吨，主要分布在湖北、云南、贵州、山东和安徽 5 个省份，占比超过 75%。其中湖北省磷石膏存放量已达2.5 亿吨，而且每年还在以大于10%的增量增长。

由于缺乏合理的大规模磷石膏综合利用的技术途径，大量磷石膏被掩埋堆存。在堆存过程中，磷石膏中残留的水溶性磷会通过渗透或者随着雨水等流入封闭或半封闭的湖泊、河湾等地区，导致水体中的磷元素含量上升，使水体富营养化，造成藻类植物快速生长、水体含氧量急剧下降，使得鱼类、贝类等水族动物缺氧死亡。磷石膏中的可溶性氟流入水体与土壤后，人通过食物与饮水摄入过多会严重影响身体健康。磷石膏的大量堆存不仅对环境与居民安全带来隐患，而且还侵占了大量的土地资源。随着磷酸铁锂等新能源动力电池的兴起，磷酸的需求量将逐年增加，磷石膏的副产量也将同比大幅增加，对土地资源及水环境造成的污染问题尤为突出。

传统的磷石膏固废综合利用的技术路线包括生产水泥缓凝剂、建筑石膏、硫酸联产水泥、石膏砂浆、石膏砌块等产品，但是均存在一些问题，如耐水性差，使用范围受限；磷石膏中杂质复杂，安全环保的预处理技术成本高昂；附加值低；运输半径小等，导致磷石膏固废整体的利用率不足40%。

湖北昌耀新材料股份有限公司从2012年开始，积极开展产学研合作，与武汉理工大学、三峡大学等科研团队合作，针对磷石膏固废的资源化综合利用课题开展了技术攻关，先后开发了过硫磷石膏矿渣水泥、超高掺量磷石膏水硬性胶凝材料、磷石膏轻骨料等创新技术和产品，并创造性地应用于公路基层，构建了“磷石膏土壤硬化路基+磷石膏底基层+磷石膏骨料级配稳定层+磷石膏水硬性胶凝材料上基层”的全磷石膏道路基层结构新体系，为磷石膏固废的大规模资源化综合利用探索出了新的途径。本科技成果以80%以上的磷石膏作为主要原材料，能够在不提高同类产品成本的前提下，大量消纳磷石膏，一级公路每公里可消耗磷石膏2.6万吨以上，可有效解决“三磷”问题，助力磷化工业和建材工业的可持续发展，市场前景广阔。

2023年4月16日，中国建筑材料联合会和中国混凝土与水泥制品协会受湖北昌耀新材料股份有限公司的委托，对“磷石膏矿渣轻骨料的制备及其在道路工程中的应用”项目进行了联合科技成果鉴定。与会专家认为，研发团队研究了硫酸盐激发和碱激发的协同作用机制，发明了磷石膏基胶凝材料的促凝型早强剂及其制备方法，开发出具有表面化学反应特征的超高掺量磷石膏水硬性胶凝材料，磷石膏掺量可达80%以上；研发了促进水化的磷石膏基晶种调节剂和脱水相调节剂，以及高掺量磷石膏骨料配方及生产工艺，开发出系列磷石膏矿渣轻骨料，其筒压强度可达10MPa以上（堆积密度1190kg/m³）；构建了“磷石膏土壤硬化路基+磷石膏底基层+磷石膏骨料级配稳定层+磷石膏水硬性胶凝材料上基层”的道路基层结构新材料体系，开发了该材料体系用于制备道路基层的施工方法，磷石膏矿渣轻骨料可代替35% ~ 75%天然骨料，实现了磷石膏固废在道路工程的大规模资源化综合利用。

对此，鉴定委员会主任委员、中国工程院院士刘加平教授表示，本科技成果为磷石膏固废规模化综合利用走出了坚实的一步，企业在政府帮助下，长期坚持产学研合作，实现了科研、工程应用的螺旋上升的态势，这种长期合作必将推进更多科学技术的创新。他建议，未来应当从交通行业角度，即从需求端出发制定标准规范，确定关键指标参数，持续开展磷石膏轻骨料的研发和应用，做到轻骨料产品的高性能和系列化，并针对不同应用场景开展相关研发。力争能够成为宜昌市乃至湖北省的磷石膏综合利用的示范项目，并向全国进行推广。

中国混凝土与水泥制品协会原会长、荣誉会长徐永模先生表示，在宜昌市领导的高度重视和支持领导下，以湖北昌耀为主体的产学研创新团队，在技术创新上做出了艰苦卓越的努力，为我国在这个材料科学领域的创新发展做出了巨大贡献，中国的石膏水硬性胶凝体系确实达到了世界领先水平。希望企业能够再接再厉，不断完善提高，开创磷石膏固废资源化综合利用新的工程技术应用领域。

湖北昌耀新材料股份有限公司董事长吴赤球表示，湖北昌耀是一家以固废新材料和新型建材产品的研发、生产、销售、施工，以及技术咨询、技术服务、技术转让为一体的混合制高新技术企业，始终坚持“科技引领、创新发展”的经营理念，在国家“双碳”战略和“长江大保护”战略驱动下，不断加大科技创新力度，全面加快磷石膏固废绿色利用科技研究工作，为助力当地经济和磷化工产业高质量发展，守护一江碧水贡献“昌耀”智慧和力量。从2012年以来，公司高度重视对磷石膏矿渣轻骨料技术进行创新研究，联合武汉理工大学成立了磷石膏矿渣轻骨料的制备及其在道路工程中的应用研究专家组，成功研发磷石膏矿渣轻骨料及其制备技术。希望能够得到包括地方政府、广大公路系统以及国家相关部委的支持，推动磷石膏固废利用技术的工程应用，助力我国磷化工产业的绿色化转型，为长江大保护典范城市建设提供重要的技术支撑。