近日，內蒙古環(huán)保投資集團攜赤峰、呼和浩特、鄂爾多斯三地環(huán)投公司技術精英來到湖南溆浦，全程見證內蒙古大地云天化工有限公司的磷石膏由廢置的粉末晶化為高值新材料“玉芯石”的過程。
“經過三年多的研發(fā)，我們在今年3月5日成功小批量生產出由磷石膏制成的寬1.5米、長7米的玉芯石板，這也是全國的第一塊。”湖南新萬潤新型材料有限公司(簡稱“新萬潤環(huán)保”)董事長黃述軍表示，自創(chuàng)產品“玉芯石”因其特有的勻透光、無限長、可熱彎、光澤好、可回收、無界應用等優(yōu)點，國內外市場潛力巨大。
這塊板材的誕生引來中國多地政府及環(huán)投公司的重視，在學術界也引發(fā)關注。它意味著中國磷石膏在高值化利用方面取得新的突破，被業(yè)界稱為大宗工業(yè)固廢中的“硬骨頭”——磷石膏或將迎來脫胎換骨的新生。
磷石膏高值化利用，“痛點”取得新突破
新萬潤環(huán)保十三年來一直致力于固廢高值化利用的研發(fā)。在黃述軍的眼里，不管是煤矸石、粉煤灰還是錳渣、鋼渣等，這些被堆砌的“垃圾”都是放錯地方的資源。
團隊非科班出身，卻獨辟蹊徑模擬火山爆發(fā)原理，研發(fā)出“熔融整體析晶固相一步法”。他們將固廢在1480℃的高溫下熔融，再通過壓延、晶化控制晶核的形成和晶體的生長，一步完成生產制備，最終成為一種新型環(huán)保材料。
團隊發(fā)現(xiàn)，這種新材料具有高強度、高硬度、韌性和熱膨脹系數(shù)可調，耐熱沖擊、耐腐蝕、零吸水性、高透光性、可塑性更強等特點，他們將其取名為“玉芯石”。更為重要的是，這些固廢在生產加工過程中能基本實現(xiàn)零污染、零廢料、百分百可回收。
黃述軍表示，公司已成功研發(fā)出加工錳渣、煤矸石、石英砂尾礦、鋰渣、鉛鋅渣、鎳渣、飛灰渣等系列固廢的技術體系，目前已經申請45項專利，其中25項專利已經授權。
2022年，新萬潤環(huán)保開始啃固廢里的“硬骨頭”——磷石膏。經過三年的研發(fā)，新萬潤環(huán)保已完成湖北祥云化工、貴州磷化集團、內蒙古大地云天、云南磷化集團、重慶南川區(qū)等地不同磷石膏樣本的檢測與實驗驗證。
近日，內蒙古大地云天化工有限公司的磷石膏在新萬潤環(huán)保湖南溆浦基地成功晶化為高價值的“玉芯石”。 受訪者供圖
針對磷石膏含硫高、處理難的行業(yè)痛點，“熔融整體析晶固相一步法”在生產的同時，一步完成硫鈣高效分離——鈣元素直接成為原料，硫元素則可后續(xù)轉化為化工緊缺品，徹底解決傳統(tǒng)工藝除硫成本高、污染殘留的問題，為行業(yè)推動磷石膏從“環(huán)保負擔”向“資源寶庫”轉型，提供了可復制、可推廣的技術路徑。
中南大學冶金與環(huán)境學院的一位專家介紹，磷石膏因其成分復雜、雜質去除難度大，其綜合利用一直是世界性難題。目前，全球磷石膏堆存量已超過60億噸，且每年仍以2億噸左右的速率增長。
在得知磷石膏的消納找到新路徑時，中南大學相關團隊表現(xiàn)出極大的興趣。經過多輪科學認證后，新萬潤環(huán)保獲得參與中南大學團隊湖南重大科技攻關揭榜掛帥項目。
產學研聯(lián)動，提升產業(yè)化“凈”值
磷礦作為中國24種戰(zhàn)略資源之一，在經濟社會發(fā)展中具有重要地位和作用。同時，作為濕法磷酸生產過程中產生的副產品——磷石膏堆存帶來的環(huán)保問題也越來越引起重視。
2024年，中國工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委等七部門聯(lián)合發(fā)布的《磷石膏綜合利用行動方案》提出，到2026年磷石膏綜合利用率要達到65%，并建立動態(tài)平衡機制。這一目標加快推動中國各地更為積極地探索磷石膏的綜合利用新技術。
今年三月，新萬潤環(huán)保將湖北祥云化工提供的磷石膏變成中國第一塊高值化板材后，內蒙古環(huán)投集團便嗅到了未來商機，不遠千里頻頻來到湖南考察，并于9月4日與新萬潤環(huán)保簽下戰(zhàn)略合作協(xié)議。
其實，磷石膏的綜合利用技術并不鮮見，但如何實現(xiàn)高值化利用才是關鍵。黃述軍介紹，新萬潤環(huán)保設計的生產線每條一年可消納約10萬噸磷石膏，可創(chuàng)造約2.5億元的產值，遠遠高于現(xiàn)有的綜合利用產品。
新萬潤環(huán)保生產的玉芯石已作為一種高性能板材應用于海內外建筑及公共空間，市場潛力巨大。 受訪者供圖
相較于其他固廢，磷石膏在綜合利用中含水分和硫化物較高，其中的硫不僅腐蝕設備，還對環(huán)境造成污染。傳統(tǒng)的硫鈣分離法造成硫酸成本高企，且某些地區(qū)供過于求。“但是我們的‘熔融整體析晶固相一步法’可以一步實現(xiàn)硫鈣分離，在生產玉芯石的過程中完成硫化物的低成本回收。”黃述軍笑著說。
如何在大型生產線上實現(xiàn)先進的設備工藝設計，做到科研與產業(yè)化的完美結合？新萬潤環(huán)保選擇借助外腦，聯(lián)手中南大學冶金與環(huán)境學院進行攻關。在磷石膏制硫研究上，中南大學一直走在學術的前沿。
參與該項目的專家表示，目前，磷石膏的綜合治理大多是從中提取硫酸，剩余的做石膏板或水泥，這種方法雖然技術成熟，但受市場變化的制約，未來不具可持續(xù)性。只有高值化利用，變?yōu)槭苁袌鰵g迎的新產品才是真正的出路。
中南大學冶金與環(huán)境學院團隊聯(lián)手新萬潤環(huán)保，在現(xiàn)有工藝上做更為完善的科學“加法”，不僅可以幫助新萬潤環(huán)保順利提純硫酸，還可以根據(jù)市場需求轉化為硫磺等系列化工產品，這些都是中國每年消耗量巨大的化工原料。
新萬潤環(huán)保與中南大學專業(yè)團隊的聯(lián)手意味著，公司將在除硫低成本的基礎上再次升級，將硫化物的價值進一步深挖與“凈”化，磷石膏的高值化利用將被推向新的里程碑。
多地協(xié)同聯(lián)動，共拓產業(yè)化“新”局
此次，在新萬潤環(huán)保溆浦的小批量生產線上，內蒙古團隊重點關注著整個生產過程的煙氣檢測、工廠設計、工藝優(yōu)化、預算評估以及結合當?shù)厥袌龅漠a品微調等，旨在未來與新萬潤環(huán)保實現(xiàn)內蒙古全境域的磷石膏及其他尾礦的高值化生產合作。按照計劃，赤峰、呼和浩特、鄂爾多斯三地有望明年六月率先啟動十多條包括磷石膏在內的尾渣高值化加工生產線。
據(jù)了解，中國磷石膏年產量保持在7500萬噸左右，主要分布于云南、貴州、湖北、四川和內蒙古等地，其中湖北省最多，約占全國總產量的 30%，云南次之，約占全國總產量的25%。
“今年以來，湖北祥云、云南磷化、貴州磷化都在與我們積極對接，表達合作意向。”黃述軍表示，內蒙古的項目成功落地后，新萬潤環(huán)保的技術路徑將在全國加速產業(yè)轉化。
在技術得到認可的同時，熟悉海內外建材市場的黃述軍明白，磷石膏最大的特點是可以生產出白色的玉芯石，這正符合海內外市場的需求。目前，新萬潤環(huán)保的玉芯石板材早已應用于地鐵站、美術館、商場、寫字樓以及海外的教堂、別墅等場景，受到業(yè)界一致好評。
2024年11月，沙特客商與新萬潤環(huán)保達成共拓中東市場的合作協(xié)議。 受訪者供圖
黃述軍表示，玉芯石這樣高性價比的綠色產品必將打破現(xiàn)有市場格局。“意大利老客戶來湖南花垣生產基地參觀后有意成為歐洲總代理；印度客戶今年3月來洽談生產線合作，表示投產后要包下4萬平方/月的產線。迪拜老客戶也來了，雖然我們湖南溆浦、花垣的廠房還在建，但已就新訂單達成協(xié)議，提前鎖定市場份額。”
國家生態(tài)環(huán)境部明確指出，“十五五”時期要積極破解大宗固體廢物消納難題。這將意味著，固廢處理行業(yè)正從無害化治理、綜合化利用向高值化產業(yè)躍遷。時代的車輪將助推新萬潤環(huán)保技術的產業(yè)化，在長達十余年的研發(fā)投資后，黃述軍終于在自己認定的方向聞到了春天的花香。(完)
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