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        开创世界先河 改写行业命运 ——记川恒“半水磷石膏改性胶凝材料及充填技术”的探索之路

        发布时间:2021年,09月24日

        9月6日,生态环境部公布第二轮第四批中央生态环境保护督察第一批典型案例。湖北省黄冈、孝感、襄阳等市磷化工企业污染环境问题突出,磷石膏综合利用不力被点名!


        这表明,国家对绿色发展、环境保护态度坚决,任何企业和个人都不能心存侥幸,对自然生态和国家政策置若罔闻!


        同样,在9月6日,一项改写行业命运的技术成果在川恒股份旗下的福麟矿业成功应用,这就是川恒整整孕育了十年的“半水磷石膏改性胶凝材料及充填技术”!十年时间,于历史长河仅弹指一挥间,但对川恒人来说,这一路的探索,却充满了无尽艰辛,也正是川恒人责任与担当、勇气与非凡创造力的最好证明!

        不忘初心  未雨绸缪“探”石膏


        时间退回到11年前,位于中国西南的贵州福泉。


        彼时,川恒股份还未进行股份制改革,工厂里每年产生80万吨磷石膏。望着越来越高的石膏堆场,川恒的管理团队和研发员们忧心忡忡。磷石膏污染是悬在磷化工企业头顶上的一把剑,随时可能掉下来。


        彼时,国家尚未将解决磷石膏堆存污染问题提上日程,贵州省也尚未用“以渣定产”政策倒逼磷化工企业。

        而川恒,秉承着让磷化工没有污染的初心,积极地探索磷石膏的综合利用,尝试了水泥缓凝剂、建筑石膏粉、路基材料等多种应用方式。


        横空出世  半水湿法磷酸技术奠基础

        2010年,一项技术横空出世,改变了川恒在解决磷石膏问题上小打小闹的局面。


        川恒成功研发出半水湿法磷酸成套技术,并在此基础上,建成了国内首套单系列产能最大的半水湿法磷酸生产装置,于2010年9月一次开车成功。2013年6月,此项技术成果被鉴定为“国际先进水平 ”。


        2011年,研发员们发现,川恒独有的半水湿法磷酸技术产生的半水磷石膏与传统的二水磷石膏相比,具有自胶凝性能,可替代水泥成为胶凝剂,可利用性更强。这个发现让研发员们十分惊喜,一项独一无二的技术正在孕育中。

        矿化一体  半水磷石膏的天然战场


        2015年,脑海中零碎的想法和念头终于成熟,川恒正式提出了“矿化一体”思路。利用半水湿法磷酸工艺副产的半水磷石膏作为胶凝材料,胶结二水磷石膏、尾矿等固废回填采空区进行充填采矿,不仅消除磷石膏地表堆存带来的环保问题,同时,可通过低成本充填,减少并预防矿山地质灾害的发生,实现“一废治两害”!


        虽然,国内已有磷石膏在矿山进行充填采矿的先例!但因磷酸生产技术的不同,产生的是二水磷石膏,不具备胶凝性能,只能作填充料,还必须加入水泥等胶凝材料,充填成本高。


        经过前期大量的理论研究,川恒已经掌握了影响半水磷石膏胶凝性能的因素和改性手段。充分利用半水磷石膏自胶凝特性,在进行充填采矿时,它可以替代水泥成为胶凝材料,这在世界上属于首创!在成本和性能上更具优势!


        但是,充填采矿是个系统工程,材料强度只是最基础的条件,还需要弄清材料的稳定性,工程设备适应性等。另外,贵州大部分是喀斯特地貌,井下水文地质条件十分复杂,还需要弄清充填体对环境的影响。当时国内甚至全世界对这方面的研究一片空白,基本找不到相关文献资料。川恒作为磷化工企业,虽然有丰富的化工生产经验,但对充填采矿知之甚少,无法结合采矿展开系统性的研究。技术团队束手无策,研究工作一度陷入停滞。

        柳暗花明  与北京科技大学合作

        转机来了。在长沙举行的一次行业论坛中,川恒结识了北京科技大学王贻明教授团队,其在充填采矿方面深厚的理论知识和丰富的实验经验,让川恒团队重新燃起了信心。

        2016年,川恒与北京科技大学合作成立项目组。王教授制定了详细的可行性研究方案,安排兰文涛博士和姜关照博士常驻公司开展实验。实验期间,兰博士母亲患病还在北京化疗,中试期间爷爷去世,项目组安排他休假回家,被他拒绝了。他说实验正在关键阶段,不能耽误实验开展。有这样的精神支撑,项目研究工作推进迅速,攻克了一个又一个的技术难关。


        2016年9月,基础理论研究、实验室试验完成。


        实验室实验
        实验室试验

        2016年11月,厂内中试试验完成。

        中试_副本


        2018年7月—2019年9月,技术团队在盛源磷矿完成2.6万立方米采空区的工业化充填试验,验证了“半水磷石膏改性胶凝材料及充填技术”在井下应用的可行性,为大规模的工业化推广提供了翔实的数据支撑。


        工业化实验
        盛源磷矿工业化试验装置

        该项目前后申请并获得了4项发明专利,发表中英文学术论文12篇。


        2019年10月,中国石油和化学工业联合会组织专家对“半水磷石膏改性胶凝材料及充填技术”进行了技术成果鉴定。


        专家委员会鉴定结论称:

        “该研究成果成功解决磷化工企业磷石膏堆存难、磷矿山企业充填成本高两大难题,对绿色矿山建设和磷化工产业转型升级具有重要意义,经济和社会效益显著。


        专家组一致同意通过成果鉴定,研究成果达到‘国际领先水平’。

        建议加快推广应用。”


        鉴定会现场
        鉴定会现场

        “半水湿法磷酸技术”与“半水磷石膏改性胶凝材料及充填技术”,就像一对孪生兄弟,经过十数年的时间,终于孕育成功了,这将一举改写传统磷化工行业的命运。


        2018年4月,贵州省全面实施磷石膏“以渣定产”政策。许多企业纷纷慌了神,这才将解决磷石膏堆存问题提上日程。而彼时的川恒,已经进入了工业化试验阶段。


        2016—2019三年间,川恒股份在深交所成功上市,并整合收购了福泉磷矿,一种磷化工产业可持续发展的新模式——新型“矿化一体”循环经济产业布局正在悄然形成。


        推广与应用在实践中快速成长


        2018年8月,川恒“半水磷石膏改性胶凝材料及充填技术” 100万m3露天充填示范工程——福泉公鸡山露天坑生态修复项目正式启动,在解决磷石膏堆存问题的同时,为当地露天坑地质灾害治理找到了新途径。


        公鸡山充填站

        公鸡山充填站

        2020年,川恒发布《半水磷石膏改性胶凝材料露天坑生态修复质量》企业标准。


        2020年11月,由北京科技大学牵头,川恒股份参与起草的《全尾砂膏体充填技术规范》国家标准发布。该标准填补了国内外膏体充填技术标准空白,具有首创性。


        2021上半年,贵州省生态环境厅“以渣定产”调查核算结果显示,川恒股份磷石膏综合利用率103.48%。

        独一无二半水磷石膏充填采矿圆梦成真

        川恒股份旗下福麟矿业于2020年开始启动小坝、新桥两座充填站的建设,2021年5月完成调试。9月,川恒股份产生的半水磷石膏成功用于福麟矿业井下充填采矿,川恒“矿化一体”想法变成了现实。


        由于“水泥+尾砂”充填采矿成本高,很多磷矿山无法应用,只得采用房柱法进行采矿,磷矿的采出率只有50—60%,导致了磷矿资源的极大浪费。


        用“半水磷石膏改性胶凝材料及充填技术”进行全废料井下充填采矿,成本只有“水泥+尾砂”充填采矿成本的三分之一,磷矿的采出率提高到90%以上,同时消耗大量磷石膏,这样一举多得,可以说将资源的利用率提升到了极致。


        依托于“半水湿法磷酸技术”研究出来“半水磷石膏改性胶凝材料及充填技术”,在全球尚属首例,别无二家! 这是川恒人经年累月技术创新的丰硕成果,值得载入磷化工行业史册!


        当前,川恒控股子公司福麟矿业已建有小坝、新桥和公鸡山三座充填站,已经具备每月15万吨的大规模充填条件。


        同时,川恒正在全力推进福泉罗尾塘园区新型“矿化一体”新能源材料循环产业项目建设。该项目建成后,磷矿石和半水石膏等充填材料可通过皮带走廊实现双向钟摆对流,一种以“半水磷石膏改性胶凝材料及充填技术”为纽带,崭新的磷化工可持续发展新模式正在呼之欲出!该模式在川恒的成熟应用,以及后期在行业中的推广,必将推动磷化工产业焕发新的生机和活力!

        今日头条报道: https://www.toutiao.com/i7011050536875082276/?wid=1632454916700


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