《金正大建成样板工厂,贡献磷资源综合利用“中国方案”7》

碳达峰是磷复肥行业未来十年必须直面的挑战,全行业将迎来一场生存和转型大考。

根据时间表,到2030年中国将实现碳达峰 ,2060年实现碳中和。面对双碳目标,磷复肥行业最核心的任务是提升磷资源综合利用水平,其中,最难啃的硬骨头是磷石膏处理这一世界性难题。

5月23日,在贵州瓮安县召开的磷资源综合利用技术创新与产业化发展研讨会上,金正大公布了历时6年攻关的“α-石膏法”磷酸技术,该技术在金正大贵州瓮安生产基地获得成功,一举攻克磷复肥行业实现碳达峰最大的卡点——磷石膏处理。针对这一重要突破,来自生态环境部、工信部、国务院发展研究中心的专家呼吁加快建立标准,加大政策扶持,向全行业推广。

年减碳700多万吨

磷石膏是磷复肥生产的副产物,由于利用渠道有限,只能堆存,长期累积,形成了一道高悬在行业头顶的“堰塞湖”,成为环境风险隐忧。数据显示,中国目前磷石膏存量高达5亿吨,每年还在新增5000万吨。

如期实现碳达峰,磷复肥行业必须改变观念,摆脱一味堆存磷石膏的做法。国务院发展研究中心社会发展研究部主任周宏春认为,按照循环经济的理念,废弃物是放错地方的资源,金正大贵州基地坚持问题导向,在磷石膏处理上技术特点鲜明。

金正大贵州公司始建于2011年,已完成投资大约40个亿,从规划起就把磷石膏综合利用纳入其中。

金正大贵州公司副总经理宋国发介绍,基地相继建设了两套磷石膏制酸联产水泥和硅钙钾镁肥装置,随着磷酸产能增大,单靠这些装置,无法及时消化磷石膏。但是,囿于行业尚无成熟的技术,从2013年起,金正大开始探索新的磷石膏产业化利用技术,历经6年,中途反复遭遇波折,到2019年终于取得成功。

“要想把磷石膏用好,首先要把品质做好。”宋国发解释说,常规磷酸工艺副产磷石膏,杂质多,制成石膏建材成本高、强度低,无法大规模应用。金正大进行了大胆改造,采取独创的α—石膏法磷酸工艺,在不增加任何生产成本的前提下,实现磷石膏性能质的飞跃:含水量由40%-45%下降到20%-25%,总磷含量由>0.8%下降到<0.2%,而且由于磷石膏晶体结构改变,可以制成高强度石膏建材。

“在碳达峰、碳中和的背景下,按照磷复肥行业每年5000万吨磷石膏产生量,每年可减少700多万吨碳排放,加上新工艺回收的磷酸,每年还可大约减少130万吨磷矿消耗。”宋国发说。

磷复肥生存之战

解决磷石膏难题,不仅事关磷复肥行业如期碳达峰这一国家战略,也直接牵系行业生存。

生态环境部生态环境执法局原督察专员李远认为,磷石膏是行业的“卡脖子”难题,既要环保上不出问题,更要高效利用,这是行业面临的巨大挑战。

近些年,针对磷石膏资源化利用,各项政策持续加码。四川、贵州等多个省份出台“以渣定产”的倒逼政策,即企业能消化多少磷石膏,才被允许生产相应产量的磷酸和磷复肥。同时,长江“三磷”整治行动,也在给磷石膏处理加上了紧箍咒。2020年,中国政府向世界承诺双碳目标和时间表,在这一背景下,破解磷石膏资源化利用难题更是进入倒计时。

毫不夸张地说,如果不能彻底解决磷石膏这一卡点,磷复肥生产企业将面临生存之忧。

金正大独创的α—石膏法磷酸工艺为磷复肥行业带来了曙光。“磷矿尾矿和磷石膏等固体废弃物处理是难题,但在这儿看到了希望,金正大为国家做出了贡献。” 生态环境部原总工程师杨朝飞认为,“从长远来看,固废填埋都不是办法了,综合利用才是真正的出路。”

历经多年锲而不舍的攻关,金正大在磷石膏处理上已经探索出一套成功的模式,并在逐步向全行业推广复制。

依托α—石膏法磷酸工艺这一独创技术,金正大已经建成了30万吨/年α-石膏法磷酸装置,并将磷石膏资源化利用拓展到了四大方向——

一是副产磷石膏在线应用,免烘干,直接生产石膏精密砌块、无纸面石膏板等;

二是生产α-高强石膏粉,扩大了销售半径,解决了磷石膏产地集中在西南、销地集中在东部沿海的问题;

三是生产无水二型填料;

四是开展技术输出,目前已经在施可丰公司成功落地。

值得一提的是,除了在建材领域,金正大还将磷石膏成功应用到土壤改良领域,生产高品质的土壤改良剂——硅钙钾镁肥。

瓮安县副县长罗培林介绍,磷石膏既是良好的建材,重量轻、强度高、防火等级高、具有自呼吸功能等,还是盐碱地改良的理想产品。“国家每年在土壤治理上花了七八千亿,如果把土壤改良的资金拿出一部分补贴磷石膏利用,就能很好解决问题。”

急待向行业推广

磷石膏产业化利用,是“十四五”乃至今后数十年的重大课题,复制成功的经验和模式,实现行业整体突围是当务之急。

工信部原材料与工业司原司长周长益认为,生态文明建设的主战场,或者说,最大的障碍就是工业固体废弃物处理。中国每年产生的工业固体废弃物大约是120亿吨,利用率不到50%。“我们必须一个领域一个领域的解决,积小胜为大胜。金正大这一技术开辟了磷石膏产业化利用新路,这件事应是国企、央企来干,被民营企业干了,体现了金正大的责任感和担当。” 周长益表示。

工信部赛迪研究院副院长刘文强说,在磷石膏综合利用上,金正大坚持创新,整套工艺成功打通并稳定运行,接下来的工作重心是要在磷复肥行业推广开来。

但是,一项新技术的推广并非易事。金正大贵州公司董事长颜明宵说,金正大耗费了大量的人财物开发磷石膏处理新技术,但在推广过程中也遇到不少阻力,新事物、新技术更多的是需要鼓励支持。

针对如何将金正大磷石膏产业化利用复制到全行业,专家们纷纷提出真知灼见。

李远建议金正大牵头制定指导性标准,来引领行业。

杨朝飞建议金正大成立专门的政策研究机构,综合运用好现有相关的税收政策、财政政策和金融政策。

周长益建议面向全行业召开现场推广会,同时围绕新技术制定标准,依据此改造传统装置。

值得一提的是,“以渣定产”政策目前只是在部分省份执行,与会专家呼吁要严格实施“以渣定产”,全国不再新(改)建磷石膏渣场,倒逼磷化工企业推进磷石膏资源化利用。对此,杨朝飞认为,其实不仅是磷化工领域,现在国家新批矿山,原则上都不再批建尾矿库和渣石山场地,逼着企业要么回填,要么综合利用。

与会专家建议,要持续加大科技研发力度,在国家相关部委支持下,争取搭建国家级磷资源综合利用的平台,创建磷资源综合利用国家级创新示范区,并联合政府、协会、企业和社会各界量,加大向全国的推广力度。

粉尘有功也有过,其过之一是污染大气,危害人类的健康。飘逸在大气中的粉尘往往含有许多有毒成分,如铬,锰,镉,铅,汞,砷等。当人体吸入粉尘后,小于5μm的微粒,极易深入肺部,引起中毒性肺炎或矽肺,有时还会引起肺癌。沉积在肺部的污染物一旦被溶解,就会直接侵入血液,引起血液中毒,未被溶解的污染物,也可能被细胞所吸收,导致细胞结构的破坏。此外,粉尘还会沾污建筑物,使有价值的古代建筑遭受腐蚀。降落在植物叶面的粉尘会阻碍光合作用,抑制其生长。
粉尘其过之二是爆炸危害。相传,早在风车水磨时代,就曾发生过一系列磨坊粮食粉尘爆炸事故。到了20世纪,随着工业的发展,粉尘爆炸事故更是屡见不鲜,爆炸粉尘的种类也越来越多。据统计,1913~1973年间美国仅工农业方面就发生过72次比较严重的粉尘爆炸事故。1919年俄亥俄州一家淀粉厂发生粉尘爆炸,厂房几乎全部被毁,有43人丧生。日本1952~1975年共发生重大粉尘爆炸事故177次,累计死亡75人,受伤410人。
1977年美国路易斯安那州一座现代化粮库发生爆炸,造成一半以上粮食简仓被毁,连办公大楼也未幸免,36人死亡,直接经济损失达3000万美元。英国和加拿大在化工和造纸等行业中也发生过多起粉尘爆炸事故,仅英国就243次,死伤204人。
1987年3月15日,哈尔滨亚麻纺织厂发生的爆炸事故,死亡56人,伤179人,厂房设备严遭破坏。
2014年8月2日上午7时37分许,江苏昆山开发区中荣金属制品有限公司汽车轮毂抛光车间在生产过程中发生爆炸。目前已造成97人死亡,163人受伤,直接经济损失3.51亿元。事故原因直接原因是:事故车间除尘系统较长时间未按规定清理,铝粉尘集聚。除尘系统风机开启后,打磨过程产生的高温颗粒在集尘桶上方形成粉尘云。1号除尘器集尘桶锈蚀破损,桶内铝粉受潮,发生氧化放热反应,达到粉尘云的引燃温度,引发除尘系统及车间的系列爆炸。
粉尘爆炸编辑
粉尘和其他物质一样具有一定能量。由于粉尘的粒径小,表面积大,从而其表面能也增大。一块1 g重的煤其表面积只有5~6c㎡,而1 g的煤粉飘尘,其表面积可达2㎡。粉尘与空气混合,能形成可燃的混合气体,若遇明火或高温物体,极易着火,倾刻间完成燃烧过程,释放大量热能,使燃烧气体骤然升高,体积猛烈膨胀,形成很高的膨胀压力。
燃烧后的粉尘,氧化反应十分迅速,它产生的热量能很快传递给相邻粉尘,从而引起一系列连锁反应。粉尘发生爆炸必须具备一定的条件,归纳如下:
(1)粒径大小——这是影响其反应速度和灵敏度的重要因素。颗粒越小越易燃烧,爆炸也越强烈。粒径在200 μm以下,且分散度较大时,易于在空中飘浮,吸热快,容易着火。粒径超过500μm,其中并含有一定数量的大颗粒则不易起爆。
(2)化学成分——有机物粉尘中若含有COOH,OH,NH2,NO,C=N,C=N和N=N的基团时,发生爆炸的危险性较大;含卤素和钾,钠的粉尘,爆炸趋势减弱。
(3)爆炸浓度——在一个给定容积中,能够传播火焰的悬浮粉尘的最小重量称为爆炸浓度。通常,达到粉尘爆炸浓度的粉尘才会发生爆炸。面粉的爆炸浓度约为15~20 g/m³,散粮爆炸浓度大约是30~40g/m³。
(4)空气湿度——当空气湿度较大时,亲水性粉尘会吸附水份,从而使粉尘难以弥散和着火,传播火焰的速度也会减小。湿度大的粉尘即使着火,其热量首先消耗在蒸发粉尘中的水份,然后才用于燃烧过程。粉尘湿度超过30%便不易起爆。
(5)有足够的点火温度——粉尘爆炸大都起源于外部明火,如机械撞击,电焊和切割,静电火花或电火花,摩擦火花,火柴和高温体传热等。这类火源最低点火温度为300~500 ℃。
(6)足够的氧气——粉尘悬浮环境中需含有足够维持燃烧的氧气。
(7)粉尘紊动程度——悬浮在空气中的粉尘,紊动强度越大,越易吸收空气中的氧气而加快其反应速率,从而容易爆炸。
粉尘治理技术编辑
综合抑尘技术主要包括生物纳膜抑尘技术、云雾抑尘技术及湿式收尘技术等关键技术。
生物纳膜抑尘技术,生物纳膜是层间距达到纳米级的双电离层膜,能最大限度增加水分子的延展性, 并具有强电荷吸附性;将生物纳膜喷附在物料表面, 能吸引和团聚小颗粒粉尘,使其聚合成大颗粒状尘 粒,自重增加而沉降;该技术的除尘率最高可达99% 以上,平均运行成本为0.05~0.5元/吨。
云雾抑尘技术是通过高压离子雾化和超声波雾化 ,可产生1μm~100μm的超细干雾;超细干雾颗粒细密,充分增加与粉尘颗粒的接触面积,水雾颗粒与粉尘颗粒碰撞并凝聚,形成团聚物,团聚物不断变大变重,直至最 后自然沉降,达到消除粉尘的目的;所产生的干雾颗粒,30%~40%粒径在2.5μm以下,对大气细微颗粒污染的防治效果明显。
湿式收尘技术通过压降来吸收附 着粉尘的空气,在离心力以及水与粉尘气体混合的双 重作用下除尘;独特的叶轮等关键设计可提供更高的 除尘效率。
适用于散料生产、加工、运输、装卸等环 节,如矿山、 建筑、采石场、 堆场、港口、 火电厂、钢铁 厂、垃圾回收处理等场所。 [3]
预防措施编辑
粉尘虽然会发生爆炸,但若采取可靠的措施还是可以避免的,防范的措施应着眼于发爆的条件:控制粉尘浓度;杜绝起燃点;减低空气中氧的浓度;采取有效降尘措施;建立预报系统;设置爆炸压力泄放口等。此外,在管理上建立必要的规章制度,落实管理措施也是非常必要的。
2016年2月25日,国家安全监管总局发布消息称,将在2016年3月至2017年底组织开展陶瓷生产、耐火材料制造两类企业粉尘危害专项治理工作,以控制、减少和消除相关危害,严防尘肺病发生,切实保护劳动者职业健康权益。 [4]
研究进展编辑
2014年7月18日,由日本熊本大学研究小组,首次确认了细颗粒物“PM2.5”中含有甲醛。甲醛具有致癌性,会导致病屋综合症。熊本大学研发了检测甲醛的新装置,并成功在PM2.5中检测出了甲醛。
大部分被吸入人体的甲醛气体仅能到达气管,但与PM2.5结合后则容易到达肺部。户田指出“可以认为对健康造成的风险更大”。
PM2.5中的甲醛含量随地点和时期有所不同。研究小组从3月到7月左右在熊本市进行测量时,甲醛含量大幅低于国家的标准值。
PM2.5漂浮于大气中,会提高哮喘等疾病的发病率。日本的中央和地方政府制定了标准值,在PM2.5达到一定浓度时提醒人们注意。 [5]https://t.cn/RmUsi4v

【爱在田里】6年前,慈济志工林进旺把自家三十多平方米的车库腾出,成立了田里社环保点。在面临厦门城中村拆迁改造,大量的可回收资源需要处理时,一家人和志工都忙于资源分类整理 。用他的话说,我们会做到最后,大家先顾,小家有装修师傅顾。做环保已经是他们生活中的必不可少的一部分!#厦门身边事# #环保益起来# #慈济#


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