近日，中國建筑材料聯合會和中國混凝土與水泥制品協會對湖北昌耀新材料股份有限公司“磷石膏礦渣輕骨料的制備及其在道路工程中的應用”項目進行了聯合科技成果鑒定。與會專家認為，研發團隊研究了硫酸鹽激發和堿激發的協同作用機制，發明了磷石膏基膠凝材料的促凝型早強劑及其制備方法，開發出具有表面化學反應特征的超高摻量磷石膏水硬性膠凝材料，磷石膏摻量可達80%以上；研發了促進水化的磷石膏基晶種調節劑和脫水相調節劑，以及高摻量磷石膏骨料配方及生產工藝，開發出系列磷石膏礦渣輕骨料，其筒壓強度可達10MPa以上（堆積密度1190kg/m3）；構建了“磷石膏土壤硬化路基+磷石膏底基層+磷石膏骨料級配穩定層+磷石膏水硬性膠凝材料上基層”的道路基層結構新材料體系，開發了該材料體系用于制備道路基層的施工方法，磷石膏礦渣輕骨料可代替35% ~ 75%天然骨料，實現了磷石膏固廢在道路工程的大規模資源化綜合利用。
磷石膏是磷化工行業里濕法工藝生產磷酸過程產生的固體廢棄物，每生產 1 噸磷酸約產生 5 噸磷石膏。據統計，2020 年國內磷石膏存放量已超過 5億噸，主要分布在湖北、云南、貴州、山東和安徽 5 個省份，占比超過 75%。其中湖北省磷石膏存放量已達 2.5 億噸，而且每年還在以大于10%的增量增長。
由于缺乏合理的大規模磷石膏綜合利用的技術途徑，大量磷石膏被掩埋堆存。在堆存過程中，磷石膏中殘留的水溶性磷會通過滲透或者隨著雨水等流入封閉或半封閉的湖泊、河灣等地區，導致水體中的磷元素含量上升，使水體富營養化，造成藻類植物快速生長、水體含氧量急劇下降，使得魚類、貝類等水族動物缺氧死亡。磷石膏中的可溶性氟流入水體與土壤后，人通過食物與飲水攝入過多會嚴重影響身體健康。磷石膏的大量堆存不僅對環境與居民安全帶來隱患，而且還侵占了大量的土地資源。隨著磷酸鐵鋰等新能源動力電池的興起，磷酸的需求量將逐年增加，磷石膏的副產量也將同比大幅增加，對土地資源及水環境造成的污染問題尤為突出。傳統的磷石膏固廢綜合利用的技術路線包括生產水泥緩凝劑、建筑石膏、硫酸聯產水泥、石膏砂漿、石膏砌塊等產品，但是均存在一些問題，如耐水性差，使用范圍受限；磷石膏中雜質復雜，安全環保的預處理技術成本高昂；附加值低；運輸半徑小等，導致磷石膏固廢整體的利用率不足40%。
湖北昌耀新材料股份有限公司從2012年開始，積極開展產學研合作，與武漢理工大學、三峽大學等科研團隊合作，針對磷石膏固廢的資源化綜合利用課題開展了技術攻關，先后開發了過硫磷石膏礦渣水泥、超高摻量磷石膏水硬性膠凝材料、磷石膏輕骨料等創新技術和產品，并創造性地應用于公路基層，構建了“磷石膏土壤硬化路基+磷石膏底基層+磷石膏骨料級配穩定層+磷石膏水硬性膠凝材料上基層”的全磷石膏道路基層結構新體系，為磷石膏固廢的大規模資源化綜合利用探索出了新的途徑。本科技成果以80%以上的磷石膏作為主要原材料，能夠在不提高同類產品成本的前提下，大量消納磷石膏，一級公路每公里可消耗磷石膏2.6萬噸以上，可有效解決“三磷”問題，助力磷化工業和建材工業的可持續發展，市場前景廣闊。
對此，鑒定委員會主任委員、中國工程院院士劉加平教授表示，本科技成果為磷石膏固廢規模化綜合利用走出了堅實的一步，企業在政府幫助下，長期堅持產學研合作，實現了科研、工程應用的螺旋上升的態勢，這種長期合作必將推進更多科學技術的創新。他建議，未來應當從交通行業角度，即從需求端出發制定標準規范，確定關鍵指標參數，持續開展磷石膏輕骨料的研發和應用，做到輕骨料產品的高性能和系列化，并針對不同應用場景開展相關研發。力爭能夠成為宜昌市乃至湖北省的磷石膏綜合利用的示范項目，并向全國進行推廣。
中國混凝土與水泥制品協會原會長、榮譽會長徐永模先生表示，在宜昌市領導的高度重視和支持領導下，以湖北昌耀為主體的產學研創新團隊，在技術創新上做出了艱苦卓越的努力，為我國在這個材料科學領域的創新發展做出了巨大貢獻，中國的石膏水硬性膠凝體系確實達到了世界領先水平。希望企業能夠再接再厲，不斷完善提高，開創磷石膏固廢資源化綜合利用新的工程技術應用領域。
湖北昌耀新材料股份有限公司董事長吳赤球表示，湖北昌耀是一家以固廢新材料和新型建材產品的研發、生產、銷售、施工，以及技術咨詢、技術服務、技術轉讓為一體的混合制高新技術企業，始終堅持“科技引領、創新發展”的經營理念，在國家“雙碳”戰略和“長江大保護”戰略驅動下，不斷加大科技創新力度，全面加快磷石膏固廢綠色利用科技研究工作，為助力當地經濟和磷化工產業高質量發展，守護一江碧水貢獻“昌耀”智慧和力量。從2012年以來，公司高度重視對磷石膏礦渣輕骨料技術進行創新研究，聯合武漢理工大學成立了磷石膏礦渣輕骨料的制備及其在道路工程中的應用研究專家組，成功研發磷石膏礦渣輕骨料及其制備技術。希望能夠得到包括地方政府、廣大公路系統以及國家相關部委的支持，推動磷石膏固廢利用技術的工程應用，助力我國磷化工產業的綠色化轉型，為長江大保護典范城市建設提供重要的技術支撐。
