磷石膏是濕法磷酸生產的主要副產物,通常每生產1噸濕法磷酸便會產生4.5~5噸的磷石膏,處理難度大,而全球各國對磷石膏最常見也是最簡單的處理方式就是堆存。
據統計,每年全球產生約1.85億~2.15億噸磷石膏,而全球目前約有30億~40億噸的磷石膏堆存。磷石膏的堆放不僅占用土地,還會造成水體富營養化,伴隨著各類問題出現,磷石膏的處理也逐漸成為各國磷化工企業的痛點。
有關堆存,美國環境保護局認為磷石膏是一種放射性廢棄物,為了降低氡和其他放射性核素的排放,要求磷石膏必須在地上堆放。由于受到鐳-226濃度的限制,目前美國環境保護局規定只允許磷石膏在農業中少量使用。
除了對磷石膏采用堆存方式,是否有合理的替代方案?
事實上,二戰后,磷石膏就被用于道路建設、修建停車場以及農業生產中。早在20世紀八九十年代,世界各國對磷石膏的用途就已經進行了大量的研究。佛羅里達工業和磷酸鹽研究所布萊恩·伯基博士(Dr. Brian Birky)表示,當前全球每年有5000萬~6000萬噸磷石膏正在被利用,全球對磷石膏的觀點也在由過去“堆存式”浪費向可利用的寶貴資源轉變。
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在西班牙,磷石膏在農業生產中使用年限已超70年。西班牙有關研究測量了將磷石膏施入土壤中后作物的鎘吸收量,并模擬了磷石膏在土壤中幾十年的表現。研究結果表明,磷石膏在農業中的使用是安全的,并且還將它視為法律意義上的肥料。
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磷石膏呈弱酸性,可以作為土壤改良劑,尤其是改良鹽堿地,改良受鎂元素影響和低交換性鈣的土壤,同時還能有效地減少土壤板結,增強土壤保水能力。在哈薩克斯坦的鹽堿地上,常規棉花產區的產量約在1.0~1.5噸/公頃。相關試驗結果表明,每公頃施用4.5噸磷石膏后,棉花產量可提升至2.5~3.0噸/公頃;每公頃施用8噸磷石膏,棉花產量可提升至3.0噸/公頃。由此可見,使用磷石膏后的棉花產量表現出明顯優勢。
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印度一家化肥公司Paradeep Phosphates Ltd將磷石膏進行再加工,生產成顆粒狀的強化型微量元素(鎂、鋅、硼)肥料和強化型復合肥,添加磷石膏后的化肥產品有助于提高土壤肥力,增加作物對氮、磷、鉀的吸收利用率,最終提高作物產量。
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加拿大與林業部門合作,將磷石膏與土壤以9:1的比例混合制作“人造土”來進行植樹造林。
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中國擁有強制性的循環經濟,在零廢棄的政策上,政府還針對磷化工企業進行了磷石膏利用的規定,如不遵守,企業將面臨高額罰款。布萊恩·伯基博士認為,這不是一個可取的監管方法,但在側面也促進了中國對磷石膏的研發和應用。中國甕福集團將超過一半的磷石膏用于農業和工業建設,或進行硫酸銨、碳酸鈣、碘等回收,逐漸實現零廢棄物的目標。
眾多研究發現,磷石膏在農業上可作為肥料、土壤改良劑等;在工業上,可以用作道路基層材料、建筑材料等;在保護環境方面,磷石膏還可以作為垃圾填埋場的覆蓋物。除此之外,磷石膏還能作為玻璃、陶瓷的生產原料,還能參與到一些海洋項目中。磷石膏有許多安全有益的用途,許多國家都在嘗試或已經將磷石膏應用到了眾多方面。
布萊恩·伯基博士表示,聯合國2030年可持續發展議程涵蓋17個可持續發展目標以及169個子目標,其中許多目標可以通過磷石膏來實現,磷石膏是聯合國歐洲經濟委員會公認的重要資源。
綜合來看,磷石膏堆存不是一個可持續的選擇,不能滿足社會、環境和經濟方面多方面要求。化肥行業對國家和全球糧食安全起著至關重要的作用,磷石膏“堆存式”的不合理處理方式加重了化肥行業的負擔,而建設性監管會帶來雙贏的結果,將“堆存式”磷石膏轉化為可利用的、有價值的磷石膏,才符合聯合國的可持續發展目標。