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【四川日报】吃干榨净磷石膏 “硅石氯化”降能耗 三峡实验室激活绿色发展新动能

2022年09月16日 12:09 四川日报 点击:[]

  

“大量实验,不断尝试,瞄准磷石膏综合利用的难题,我们一直在努力突破。”9月8日,在四川三峡实验室,实验室主任、新太阳城(中国)互动百科教授池汝安向四川日报全媒记者介绍,围绕磷石膏综合利用、微电子关键化学品、磷基高端化学品、硅系基础化学品、新能源材料、化工高效装备与智能控制六大研究方向,实验室相关基础研究、应用基础研究和产业化关键核心技术研发正在加紧推进中。

创新尝试

打开处理磷石膏新视野

“这就是‘磨人’的磷石膏。”在三峡实验室磷石膏利用研发中心,研究员们在实验仪器前忙碌,只为寻找这种“灰土”更好的处理方法。

磷石膏为什么“磨人”?磷作为农业生产当中磷肥的主要成分,直接关系到农作物的产量与品质,而磷石膏就是制备磷肥过程中伴生的“副产品”。池汝安介绍,磷酸是生产高浓度复合肥的原料之一,每生产1吨磷酸,就要产生4.5吨至5吨磷石膏。目前,四川省有3亿吨磷石膏存量,占全国堆存量45%以上,每年还将以2000万吨的速度增长。但是,如此巨量的“废渣”利用率在40%左右,绝大多数的磷石膏只能采用“堆放”的方式处理,不仅占用土地,处理不当还会污染土壤和水系,为生态环境和可持续发展带来巨大压力。

处理磷石膏有哪些路子?三峡实验室研究员江山竹介绍,“水洗矿化”技术6月走出实验室,随即在厂区上线,最大的特点是“简单、见效快”。磷石膏经水洗后,矿化回收水洗液中的可溶性磷和氟,再向水洗后的滤渣加入矿化剂,无害化处理后的磷石膏可达到Ⅰ类固体废物堆存标准,“看似简单,但团队花了近3个月攻关,就是为了寻找最合适的方法”。此外,磷石膏综合利用路径还包括路基材料、磷石膏改性填充井下采空区等,工业副产石膏还可以广泛应用于建材和装饰材料。

摆满瓶瓶罐罐的实验室里,窗边的一片绿格外引人注目。“我们正在实验室做一些新的尝试,比如磷石膏的土壤化改良。”江山竹介绍,种植花生、黑麦草的土壤经过处理,沉淀出了磷石膏中的磷和氟,调节后的pH值达到中性,添加腐殖酸后,土壤变得更加肥沃,更适合植物生长。此外,经过团队的努力,磷石膏中的硫酸钙提纯后纯度接近98%,回收率可达到90%以上。江山竹补充,硫酸钙就是石膏的主要成分,经过一些处理后可以媲美天然石膏,不仅可以用作基础建筑装饰材料,高强石膏甚至可以用于打印修复人体骨骼、制作石膏绷带等。

目前,我省磷矿资源保有储量、年开采量、磷化工产业规模、磷肥产量均居全国首位,磷化工产业涉及磷肥、医药、新材料等工农业各领域,其高质量发展未来可期。但长期以来,由于对磷石膏污染环境缺乏正确认识,磷石膏无害化处理量和综合利用率较低。“磷石膏的综合利用和无害化处置是一道世界级难题。怎么能把磷石膏‘吃干榨净’,将是三峡实验室长期的研究重点。”池汝安说。

“硅石直接氯化”

能耗下降三成

除了磷石膏综合利用,硅系基础化学品也是三峡实验室重要研究方向之一。

“硅系基础化学品用途相当广泛。”在三峡实验室牵头单位四川兴发化工集团,池汝安向记者介绍,大到航天领域使用的密封胶,小到日常生活中用到的硅胶碗,硅系基础化学品无处不在。通常来说,甲基氯硅烷是有机硅制品原料,生成过程中会生成污染大气的氯甲烷,同时能耗巨大,“生产一吨一般需要一万多度电”。

新太阳城(中国)互动百科教授吕仁亮是三峡实验室的“双聘”教授,他的在研项目“硅石直接氯化和烷基化制备单体硅烷技术研发”就是用于解决“污染大”“能耗高”的难题。吕仁亮表示,这项在研技术,可以通过催化剂,直接将沙子这类含硅的原料转化为有机硅,“通过探索新的技术路径,我们可以用二氧化硅、硅酸盐替换甲基氯硅烷作为原料,跳过能耗高、污染大的部分,这样一来,制备路线短、温度低、废弃物少,能耗只有原来的70%,更加绿色环保。”

“绿色是底色。”池汝安说,三峡实验室聚焦绿色化工领域,不仅立足现代化工,聚力解决世界级难题,还面向国家和企业需求,促进新技术研发及产业化,推动四川省现代化工万亿产业集群发展,提高我国现代化工产业核心竞争力。

据了解,三峡实验室牵头单位兴发集团预算8.7亿元启动实施产业化等四大类项目,其中亿元以上特大项目1项,1000万元以上重大项目16项。今年上半年,实验室发表科研论文40篇,其中SCI论文34篇,中文核心论文6篇,科学出版社出版《磷石膏》专著1部;申请的科技部关于《磷资源开发》和《磷石膏利用》2个重点研发计划项目立项,申请发明专利17件,力争在3年建设期内,实现服务化工产业新增产值1000亿元。

未来3年,实验室将突破微电子关键化学品、磷基高端化学品和新能源材料的关键核心技术,打造领先的硅系基础化学品生产技术,延长和深化产业链;强化产业的绿色化工过程,实现磷石膏综合利用的重大突破;构建上述领域化工设备与智能控制的集成体系,打造高质量发展的化工产业集群;建成集基础研究、应用基础研究和产业化关键核心技术研究为一体的创新高地,优秀化工人才的汇集基地,为全球重要精细化工中心提供技术支撑。

【四川日报】

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