磷石膏综合利用研究进展

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2025-0065

摘要/Abstract

摘要：

磷石膏是湿法磷酸制备工艺中产生的固废，其安全处置与高附加值利用已成为磷化工产业可持续发展的重要研究方向。目前，磷石膏的利用途径以制备建材为主，农用和化工为辅，存在经济效益低、消纳能力不足等瓶颈。基于磷石膏的化学活性特点，其可用于制备胶凝、保温及吸附等功能材料，具有产品附加值高、消纳量大等优势。在综述磷石膏传统消纳途径现状的基础上，重点梳理磷石膏基功能材料的制备方法及应用现状。其中，磷石膏基胶凝材料可替代部分水泥，通过物理包裹和化学反应固定有毒元素，用于填充矿井采空区；磷石膏基保温材料具有轻质、隔热、隔音、阻燃等诸多优异性能，因而具有广阔市场；磷石膏通过吸附、沉淀和离子交换能在一定程度上去除重金属离子，可作为低成本的吸附剂应用在重金属污染废水治理领域。相较于传统磷石膏综合利用途径，磷石膏基功能材料具有更为广阔的应用前景和发展潜力。

关键词: 磷石膏, 综合利用, 胶凝材料, 保温材料, 吸附材料

Abstract:

Phosphogypsum is a typical solid waste generated from the wet-process phosphoric acid industry.Its safe disposal and high value-added utilization have became critical research directions for the sustainable development of the phosphate chemical industry.Currently，phosphogypsum is primarily used in the production of building materials and supplemented by limited agricultural and chemical applications.However，these routes suffer from low economic efficiency and insufficient consumption capacity.Owing to its chemical reactivity，phosphogypsum can be transformed into functional materials，such as cementitious materials，thermal insulation materials，and adsorbent materials，which offer high value-added and large consumption potential.The current status of traditional phosphogypsum disposal pathways was firstly reviewed.Subsequently，it was focused on the preparation methods and applications of phosphogypsum-based functional materials.Specifically，partial cement was substituted by phosphogypsum-based cementitious materials，in which toxic elements were immobilized through physical encapsulation and chemical reactions.Consequently，these materials were utilized to fill mined-out areas.Phosphogypsum-based thermal insulation materials were characterized by lightweight，thermal insulation，acoustic insulation，and flame-retardant properties.Therefore，broad market prospects were anticipated for these materials.Moreover，phosphogypsum was employed as a low-cost adsorbent for treating wastewater contaminated with heavy metals.In this process，heavy metal ions were effectively removed through adsorption，precipitation，and ion exchange.Compared with conventional utilization pathways，phosphogypsum-based functional materials demonstrated significantly broader application prospects and greater development potential.

Key words: phosphogypsum, comprehensive utilization, cementitious materials, thermal insulation materials, adsorbent materials

中图分类号:

X781

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图/表 12

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主要杂质种类	危害
可溶性磷	降低土壤pH，影响作物生长；引起水体富营养化，造成赤潮
可溶性氟	流入环境，进入食物链，诱发氟中毒
重金属（Cd、Cu、Zn、Pb等）	污染土壤，危害人体健康
有机杂质（腐殖酸、选矿药剂如乙二醇等）	使磷石膏结构疏松、强度下降，制约其资源化利用

年份	水泥缓凝剂	外供联营	石膏板	筑路或充填	制硫酸	建筑石膏粉	石膏砌块	生态修复	其他
2018	29.80	26.80	15.50	13.10	4.60	3.50	3.40		3.30
2019	34.60	24.20	11.60	14.30	2.40	5.70	2.50		4.70
2020	29.06	24.65	7.06	9.82	2.44	11.56	1.65	12.53	1.23
2021	27.43	24.89	7.01	10.10	3.26	10.45	1.68	13.98	1.20
2022	37.37		15.73	11.13	2.44	11.94	1.98	15.20	4.21
2023	33.70		13.11	14.70	1.00	12.40	4.59	14.40	3.80

改性方法	主要机理	优点	缺点
煅烧改性（物理）^［44］	利用高温煅烧使磷石膏结合水和部分杂质挥发，以形成微孔，增加比表面积	工艺简单，设备通用	能耗高、经济效益低
微波改性（物理）^［45］	微波诱导使磷石膏龟裂，形成孔隙，增加比表面积	处理时间短，效率高	吸附性能提升较低，适用于低浓度重金属离子废水处理
碱化改性（化学）^［46］	碱性物质可促使磷石膏表面碱化，沉淀重金属离子	吸附性能提升大，可同步去除可溶磷氟杂质	产生废水，增加处理成本
表面改性（化学）^［47］	向磷石膏内表面负载活性剂，引入大量活性吸附点位，以其提高吸附能力	吸附性能提升较大，可通过解吸实现循环使用	改性剂成本高，存在溶出风险

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