我国石膏分为天然石膏和工业副产石膏。天然石膏或受保护，或因开采危险正逐步减少。随着社会经济的发展，工业副产石膏源源不断产出，正逐步替代天然石膏，甚至超过天然石膏得到大量使用。工业副产石膏种类繁多，但其核心成分都是二水硫酸钙或无水硫酸钙，现有工业副产石膏品种可以完全替代天然石膏，经过技术加工后，胶结性能可以大幅度提升。
当前，在“双碳”背景下，工业副产石膏发展迎来新的挑战。目前，在我国工业副产石膏的资源化利用中，还存在着行业规模小、发展不平衡、品质不稳定等问题。在中国硅酸盐学会固废与生态材料分会副秘书长于立安主持的第十三期“锵锵四人行”活动上，多位专家对我国工业副产石膏资源化利用存在的问题、科学利用的途径等进行交流讨论，以期为科学合理、高效地利用工业副产石膏，特别是为企业工业副产石膏的资源化利用提供技术指导和支持，促进工业副产石膏资源化利用的健康发展。
坚持产品质量底线追求产业健康发展
纵观世界其他发达国家的建筑材料体系，石膏基胶凝材料占据了很大的比例。于立安指出，基于石膏基材料具有质量轻、隔音隔热、防火抗震等诸多优点，未来在我国除了硅酸盐水泥基材料以外，石膏基材料和耐侵蚀的水工胶凝材料的需求将成倍增长，有着非常广阔的市场前景。
目前，工业副产石膏在一些地方的市场应用中存在质量问题。中山嘉河环保科技有限公司的技术总监封祁宁长期从事石膏生产工作，对原料端把控、半成品生产、成品加工及工地现场的应用有丰富的经验。他指出，房地产下行，开发商资金链存在风险，必然引起总包方的付款问题，也将导致施工承包商及材料供应商的竞争加剧，主要表现在减少成本和价格竞争。以石膏基自流平为例：随着竞争日益激烈，石膏基自流平的价格日趋走低。有些企业为降低成本，会在产品的生产过程中加水。水量增加可以增加涂布率，同时流动度的增加可以减少外加剂。但对于石膏基自流平来讲，产品需要长期承压，而水量如果过多，长期来看会对产品质量产生影响。“短期没问题不代表长期没问题。”封祁宁说。
武汉理工大学材料科学与工程学院教授刘刚表示：“磷石膏资源化利用，必须遵循各产业发展的客观规律和产业间的相互关系，针对不同资源化方法、技术成熟度和市场需求等因素，制定相应的资源化途径。”因此，各单位要充分了解产品品质，以质量为底线，追求产品健康发展。“任何破坏质量底线的行为都将埋下隐患。”
资源化利用范围广六大技术瓶颈有待突破
目前，磷石膏的资源化利用涉及水泥行业、建筑材料、道路工程、农业及化工等领域。磷石膏在水泥行业，比较成熟的利用方式是生产缓凝剂和矿化剂。用磷石膏做矿化剂可提高产量，降低能耗，提高水泥熟料的质量，但掺量较少，利用率不高。其次是生产磷石膏基胶凝材料，这种利用方式突破了石膏只能作为气硬性胶凝材料的限制，采用水化产物对石膏进行包裹，使石膏基材料获得了较好水硬性，拓宽了石膏基材料的应用范围。这种利用方式通过调控磷石膏、钢渣、矿渣体系的活性钙含量在大幅提高磷石膏掺量的同时，解决了石膏过多造成水泥安定性不良的技术难点，且工艺简单，只需要一步湿磨，就能耗少、成本低。
此外，水泥行业还可利用磷石膏制硫酸联产水泥；道路工程可利用磷石膏作为公路的路基填料、基层胶结料；农业可利用磷石膏呈弱酸性的特点将其作为土壤改良剂，改良盐化、碱化土壤；矿山可以大量应用磷石膏胶凝材料作为充填材料；造纸工业可利用磷石膏生产磷石膏晶须，以及在化工领域制备制硫酸钾和硫酸铵等。刘刚表示，随着技术的不断成熟，磷石膏在建材行业的应用将是其资源化的主流。
最新研究发现，以磷石膏为发泡剂，利用其结晶水的分解制成的泡沫沥青，用于道路工程中可降低沥青的黏度和道路的碾压温度，而且磷石膏作为改性剂，还可以提高沥青的抗高温变形能力。
目前，磷石膏用于道路基层有四种形式，一是磷石膏制备胶凝材料，替代传统水泥；二是作为填料，填充于级配碎石的空隙中；三是制备成无骨料磷石膏稳定土；四是制备成人造骨料，替代天然骨料用于道路基层。关于实际应用中遇到的问题，刘刚认为有以下六个方面：一是硫磷石膏水泥替代普硅水泥，基层材料的早期强度较低，后期强度增长较快，需要增加开放交通的养护时间。
二是在干缩和温缩的双重作用下，半刚性基层的收缩开裂很难避免，需要设计基层材料组分，更好发挥过硫磷石膏水泥微膨胀和失水收缩的协同作用，从而减少半刚性基层的收缩开裂。
三是路基与基层间的层间防水问题。
四是由于磷石膏稳定土是粉体压制成型，抗冲刷性能较差的问题。
五是基层材料强度和耐久性的问题。如寒冷地区水分是否会引起基层的冻胀开裂，人造骨料表面的一层界面疏松区是否影响强度等，加上人造骨料需要养护和堆存，如何提高早期强度、减少堆存周期也需要行业思考。
六是环境影响问题。磷石膏大规模应用所渗出的杂质影响环境，目前最有效的方法还是磷化工企业的无害化处理。刘刚表示，若能有效突破以上六大瓶颈问题，将进一步推动磷石膏的大规模应用。
优化石膏材料品质加强创新与应用结合
石膏基未来如何发展？桂林理工大学教授、北京建筑材料科学研究总院首席专家段鹏选提到要从两大角度来考虑石膏的发展方向：一是技术角度，二是市场角度。
从技术角度来说，工业副产石膏因为生成工艺、成因不同，导致其纯度、杂质、种类、含量、晶型结构各不相同。而不同工艺的杂质在建材和其他应用领域的利害也有不同，需要进行深入的基础研究，既找出共性，又找出个体特性，方能有针对性地解决问题。因此，基础研究及科学应用的研究与实际相结合，将是提升整个行业利用水平的必由之路。随着科技的进步，“双碳”战略实施，未来具有低碳、循环、绿色特性的石膏材料应用会越来越广泛。
从市场角度来说，脱硫石膏之所以进入我国不到20年时间就能得到非常好的应用，得益于脱硫石膏在国外已经有非常完善的基础研究。段鹏选指出，“我国从年开始着手制定中国脱硫石膏标准，在借鉴国外的标准和技术的基础上，实现了弯道超车。反观磷石膏的发展，我国有近60年的生产历史，但都未能很好地将其应用，有的甚至形成了环境问题。”
封祁宁同样指出，这一问题与历史原因和基础研究不够有关。因此，他建议我国高校和科研院所加强对石膏的基础研究，鼓励企业在力所能及的情况下支持研发工作。高校、科研院所与企业相结合，既能发挥高校科研院所的研究能力，同时还能直接了解企业实际需求，从而形成合力提升行业水平，强化基础研究。刘刚也寄希望于科研机构和相关企业，希望进一步突破磷石膏副产品作为单一资源的固有思维，结合其他碱性工业固废，如赤泥、钢渣、钛渣、锰渣等，开展协同利用的技术攻关，拓宽工业固废的利用途径，开发具有高附加值的产品，实现磷石膏资源化产业大规模、高质量、可持续发展。
中国建材报记者：张子豫
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