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TUhjnbcbe - 2023/11/5 21:23:00

绝大多数磷石膏采用“堆放”的形式处理,磷化工产业集中分布的长江流域,便成了“重灾区”——这些“废渣”,不仅占用土地,还给生态环境造成了污染。

文|《中国企业家》记者谭丽平

编辑|米娜

头图来源|受访者

不知从何时起,位于湖北省*冈市武穴市梅府社区的居民发现,大泉洞的“水坏了”。小时候可以直接喝的泉水,突然变成了“臭水港”。更为严重的是,近几年水边植物上渐渐盖上了一层白色的“霜”,周边水域里的鱼肚皮上翻,甚至一下雨,泉眼就开始涌出“牛奶水”。

造成这些变化的源头,是附近一家以生产磷复肥为主的大型化工企业。企业在距长江干流2.5公里处,有一座约80个足球场大的磷石膏库,但由于防渗措施落实不到位,年建成投运后不久,磷石膏库就发生渗漏,并严重污染周边水体——一些水样氨氮和总磷浓度分别超地表水Ⅲ类标准26.1倍和倍。

这是年中央环保督察进驻湖北后通报的案例之一,直指长江流域磷石膏堆存问题。据了解,仅湖北省,年底磷石膏堆存量已达2.96亿吨,有18座磷石膏库距离长江和汉江干流不足5公里,最近1座距离长江仅50米。根据年8月生态环境部的数据,长江经济带7省市则有磷石膏库97座。

湖北一处磷石膏库。来源:视觉中国

如此大规模的“渣山”来自何处?

磷石膏的产生与磷肥的产量密切相关。磷作为农业生产当中磷肥的主要成分,直接关系着农作物的产量与品质。目前,中国已是全球最大的磷肥生产国。与此同时,制备磷肥过程中会伴生大量“副产品”——磷石膏。“硫酸分解磷矿萃取磷酸,生产过程中会副产磷石膏,磷酸是生产高浓度磷复肥的主要原料之一,制取1吨磷酸(%P2O5)约产生5吨磷石膏,磷石膏主要成分是二水硫酸钙。”原中国磷复肥工业协会副总工程师叶学东对《中国企业家》解释。

由于量大又复杂难用的特性,目前,绝大多数磷石膏采用“堆放”的形式处理,磷化工产业集中分布的长江流域,便成了“重灾区”——这些“废渣”,不仅占用土地,还给生态环境和可持续发展带来巨大压力。

不过,在一些人眼中,这些“垃圾”,反倒是“宝贝”。“水泥缓凝剂、自流平地坪、石膏砂浆、牙模、陶瓷模具、造纸、土壤改良”,6月29日,谈起工业副产石膏的转化利用,一夫科技股份有限公司(以下简称“一夫科技”)董事长唐绍林如数家珍。他对《中国企业家》介绍,当前我国工业副产石膏广泛应用于建材、装饰材料等行业,其中,由工业副产石膏生产的高强石膏,甚至可以打印修复人体骨骼、制作石膏绷带等。

今年1月,一夫科技磷石膏综合利用科技项目在贵州开阳破土动工,等三期全部落成后,届时一年能替开阳县消耗万吨磷石膏。同时,还能生产万吨超细硫酸钙,后者可用于塑料填充剂产品。曾经被大量堆存的磷石膏,如今有了用武之地。

当前,在“双碳”背景下,工业副产石膏这个看似冷门的行业,还事关绿色发展的大主题。

“水泥和石膏,如同传统建筑胶凝材料中的大米和小麦,都是‘主食’,但生产1吨水泥熟料大约排放1吨至1.2吨二氧化碳,生产建筑石膏粉产生的二氧化碳仅为0.2吨左右。目前我国水泥年消耗量约24亿吨,如果用4亿吨高性能石膏胶凝材料部分代替水泥,一年可减少三四亿吨二氧化碳排放,从目前数据来看,我国一年的碳排放量也就亿吨左右。仅工业副产石膏一项如果能降碳3亿吨,对社会将是多么大的贡献。”唐绍林表示。

年创业至今,唐绍林在建材行业已深耕了23年。从最初的新型墙体材料到后来的特型干混砂浆,再到后来消化利用各种工业副产石膏,他越发觉得,新型材料产业与环保业态是息息相关的。于是,作为一家民营企业,尽管工业副产石膏综合利用这一环保细分行业方兴未艾,但他早早确立了循环经济产业的大方向,引导公司坚守于此,潜心研发,成果填补了多项国内空白。

唐绍林认为,从长远来看,以工业副产石膏为原料生产的新型材料,完全符合国家环境保护及循环经济产业*策总体方向,具有广阔的发展前景。

冷门固废中发现的商机

唐绍林在办公室里留了一个柜子,专门用来储存笔记本。从15岁开始,他一直保持着写日记的习惯。而9年开始写的笔记,比以往更厚实。

拉上同事当合伙人,找亲友借来了3万元,这是唐绍林创业的起点。创业之前,唐绍林是江苏省建材院新型建材厂副厂长,拿着千元左右的普通工资。年江苏省深化科技体制改革,背负养家压力的唐绍林顺势出来创业,于年5月成立了一夫科技的前身——江苏省一夫新材料科技有限公司。

起初,公司主要以粉煤灰、水泥、脱硫石膏为主要原料,生产轻质墙板、保温材料、商品砂浆等建筑材料。但随着房地产业趋于平稳,红利逐渐消失,而建材市场行业由于整体技术含量低、同质化严重等因素,导致竞争异常激烈。9年前后,公司开始思考转型。

很快,唐绍林将目光锁定至工业副产石膏。在过去与石膏打交道的过程中,他发现,这个看似冷门的行业,实则有着巨大的发展潜力。

一夫科技公司。来源:受访者

首先,我国石膏分为天然石膏和工业副产石膏。优质天然石膏主要分布在宁夏、内蒙古、*等偏远地区,山东、湖北等地也有少量分布,但由于环保、矿难、水土流失等原因,绝大部分地区已停止开采。这也对工业副产石膏资源化利用提出迫切需求。

另一方面,由于社会经济发展,与化工企业相伴而生的工业副产石膏却源源不断产出。9年,我国工业副产石膏产生量约1.18亿吨,综合利用率仅为38%,累积堆存量超过3亿吨。

“过去我们说硫酸是化工之母,大量的化工、轻工都与酸有关,与酸有关系便具备产生副产石膏的条件”,唐绍林表示,工业副产石膏涉及化工、电力、冶金、农业等多个领域数以万家的企业。

9年,唐绍林开始思考转型。来源:受访者

而磷石膏只是工业副产石膏中的一种。作为大宗固废,工业副产石膏还包括脱硫石膏、柠檬酸石膏、钛石膏、氟石膏、盐石膏、味精石膏、铜石膏等——不同的工业生产中产生的副产物不同,其中脱硫石膏和磷石膏的产生量约占全部工业副产石膏总量的85%。

目前,除了部分品质较好、杂质少的石膏,被用作水泥厂的缓凝剂和纸面石膏板厂的生产原料以外,大部分没有得到循环利用。“好在,虽然种类繁多,但工业副产石膏以二水硫酸钙或无水硫酸钙为主要成分,这意味着,通过一些技术手段处理后,可以完全替代天然石膏。”唐绍林说。

资源化利用不仅可以消化大量堆存的工业副产石膏,减少因堆存带来的环境危害,还可以从中大量“掘金”,在变废为宝的过程中实现环境和经济的双重效益。唐绍林敏锐意识到,在工业副产石膏综合利用上做文章,是石膏加工行业未来的大势所趋。

于是,9年,唐绍林果断调整了公司方向,放弃了在商品砂浆、建材产品领域多年的经验,正式走上了工业副产石膏循环利用的新道路。他没有给自己留太多退路,“公司当时如果抱着建材不转的话,也不会有亏空,不过我们在对各类环境充分分析判断之后,总感觉不能再那样发展下去,可以说,转型是必须的。”

埋头6年攻关科研

作为一家民营企业,想要在一个新兴的细分领域蹚出一条大道,并不容易。

在唐绍林的印象中,直到年,工业和信息化部发布了《关于工业副产石膏综合利用的指导意见》,才将工业副产石膏定性为一个产业。

面对种类繁多、复杂难用的工业副产石膏,唐绍林很清楚,必须以持续研发和工艺开发所取得的核心技术为基础,才能不断突破现有的发展瓶颈。转型之初,一夫科技就提出了以有效循环利用工业副产石膏为目标,以科技研发为核心,以技术服务为主体的“实验室经济模式”。

工业副产石膏由于生成工艺、成因不同,导致其纯度、杂质、种类、含量、晶型结构各不相同。既需要找出共性,又需要找出不同石膏的个体特性,并推出针对性的解决方案,这就需要大量的基础研究。

因此,一夫科技会根据不同的需求,在实验室先进行初步研究,此为“小试”。实验成功后,再到厂房内的设备进行“中试”,之后量身定制,再将与之相配套的机械制造、工程安装等业务外包到相应的加工制造单位,实现科研和市场的无缝对接。

“中试”装置。摄影:谭丽平

大量的基础研究,也就意味着持续的资金投入。“贷款、借钱,所有东西都抵押了,甚至还要借高息贷款。”很长一段时间,唐绍林都在借钱的路上,公司一度到了等着钱“续命”的地步。

这种不稳定的状态,持续了6年。直到年,一夫科技的第一条生产线“利用工业副产石膏制备α高强石膏(液相法)生产线”在连云港落成,才给后续的十多条生产线打了个样,让一夫科技在企业大规模处理工业副产石膏方面的技术有了面向市场的机会。

第一条生产线的落地,归功于公司“水热法制备α型高强石膏生产工艺”技术。α型高强石膏生产分为蒸压法、半干法、水热法三种工艺,与前两者相比,水热法最显著的特点是制得的α型高强石膏干抗压、干抗折强度更大,生产出来的α型高强石膏具有强度高、成型后制品表面光洁度佳等优点。这一技术此前在国内几乎是空白。

转型之后,唐绍林开始注重技术人才的培养,大规模招收专业技术人员,并鼓励他们继续深造。年,无机非金属材料专业毕业的唐永波进入公司担任研发工程师,之后考上了东南大学博士生,在唐绍林的支持下,唐永波边工作边读博,兼顾学业与工作。也正是博士在读期间,唐永波突破了α型高强石膏生产工艺中的关键技术,由此也有了一夫科技独有的工艺技术。

正是意识到了专业人才的重要性,一夫科技也会经常做些免费培训,为行业输送人才,年,还曾联合南京工业大学等高校培养了29名材料类高级工程技术人才。在唐绍林看来,基础研究及科学应用的研究与实际相结合,也是提升整个行业利用水平的必由之路。

目前,一夫科技已经在全国多地建成水热法制备α型高强石膏、β建筑石膏的示范生产线,相关产品应用已涉及航空、汽车、橡胶、塑料、船舶、铸造、陶瓷模具等多个领域。

高强石膏可用于医疗行业,制成牙模、骨科用材、石膏绷带等。摄影:谭丽平

有专家曾言,谈石膏行业的未来,需要谈到两个角度:一是技术角度;二是市场角度。

目前,工业副产石膏市场在“用途”上也遭遇了瓶颈。“以杂质含量高且多样化的磷石膏为例,这种石膏的预处理过程相对复杂,成本也比较高。如果高标准处理,会导致成品价格高,市场竞争力不强;但如果降低标准,质量就很难得到保证。久而久之,消费者对这些泛*、发霉、裂缝的劣质石膏材料产生了负面印象,市场接受度不高,企业就不愿持续投入,从而陷入一种恶性循环。”唐绍林说。

这也导致,当前行业的现状,依然处于综合利用率低、产品附加值低、规模化水平低的阶段。“截至目前,工业副产石膏有大概11亿吨的堆存量,年的年产量是2.6亿吨,利用率在42%左右,剩下的各种工业副产石膏,则基本上都以堆存的形式存放着。”中国建筑材料联合会石膏建材分会秘书长杨再银对《中国企业家》表示。

被激活的隐形产业

从年开始,叶学东调研了湖北、云南、贵州、四川等地大大小小超40个磷石膏库。直到三年前,长江流域“三磷”问题的突出引发外界的

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