成果推介磷石膏高温改性绿色功能化及应用技术.docx

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1、【成果推介】磷石膏高温改性绿色功能化及应用技术【技术领域】先进制造技术、绿色矿山、固体废弃物处置【技术背景】磷石膏是工业湿法磷酸生产排放的固体废弃物，生产1吨磷酸大约产出4.5-5吨磷石膏。随着国内湿法磷酸及高浓度磷复肥产能的不断扩大，国内湿法磷酸工业发展迅速，副产磷石膏产能成倍增长,我国磷石膏年产量持续稳定在7(X)O8000万吨，累计堆存量超过了7亿。作为大宗固体废弃物，国内众多企业对磷石膏的处理方法大多是填埋和露天堆放，这样会占用大量土地，给当地土地资源带来了巨大负担。同时磷石膏中还含有少量的磷、氟、有机物、重金属离子等杂质，会对环境造成严重污染，存在巨大安全隐患，有些地区曾出现磷石膏渣

2、场溃堤致使当地水体污染事件。因此国家高度重视磷石膏治理，相继发布了一系列政策性指导文件，要求加快工业磷石膏的综合利用研究，利用磷石膏生产高附加值产品，推广磷石膏替代天然石膏的资源化利用，减免税收政策，鼓励企业开发新进技术及适用装备，全面提高磷石膏的综合利用率。【解决方案】为了弥补磷石膏高温燃烧前处理所带来的成本损失，需要将磷石膏的处理产物精加工为高附加值的商业产品。本方案拟定使用高温燃烧法处理磷石膏。将磷石膏绿色处理并加工为石膏基石晶地板和高性能橡塑填料，可有效消纳磷石膏存量，且弥补磷石膏高温前处理所带来的成本劣势。磷石膏绿色处理和产品化过程中，不产生二次污染；产品具备高值性，利润空间足以消纳

3、因磷石膏绿色处理，运输半径所带来的成本劣势、或可在附近区域具有持续的大市场容量且消耗量大；产品生产技术具有先进性，不存在明显的竞争劣势；生产技术路线中不存在短期内不可逾越的技术壁垒。【应用实例】1 .石晶地板是一种可再生利用的地面装饰材料，对于保护自然资源和生态环境，以及未来的可持续发展，具有重要意义。作为新型环保地板，石晶地板不仅具备零甲醛、防水防火、防潮耐磨等基本优势，也一款可塑性强的美学产品。它的设计风格多样，能满足多元化的场景使用和搭配需求。石晶地板通常采用天然碳酸钙矿石粉、树脂粉作为主要原料，通过高温高压一体挤出成型的工艺进行生产。其中无机矿物粉的含量高达80%以上，因此其防火指标可

4、达Bl级，仅次于石材，且耐磨，耐腐蚀。同时，其制备过程采用高温高压一体挤出成型工艺，不需要使用胶粘剂，因此本产品是零甲醛的绿色地板。在本项目中，拟将无水石膏粉经过球磨为1200目细度取代天然碳酸钙矿石粉，用于制备新型高强度的石晶地板。由于高温煨烧所制备的II型无水石膏具有优异的耐水性，耐磨性，抗折强度和抗压强度，可预期，最终的产品在各项性能上将优于市面上以天然碳酸钙矿石粉为主料的石晶地板，具备较高的市场价值（市场售价预计在10000元/吨以上）。因此可以提升整体产品的价值，弥补磷石膏前处理所带来的成本损失。2 .石膏可经过表面改性技术，实现与高分子材料的表面性能趋同或功能化，从而可以作为无机填

5、料，实现与高分子材料的复合，而制备出以其为分散相物料的石膏-高分子复合材料。以磷石膏高温煨烧处理后II型无水石膏作为无机橡塑填料将具有如下作用：首先是增量作用，无机填料因其成本低廉而可以有效降低塑料制品成本；其次是补强作用，即填料作为补强剂改善制品的刚性、耐热性、尺寸稳定性、降低成型收缩率及抗蠕变性等；最后是功能作用，可增加橡塑材料的耐磨性，改善绝缘性、阻燃性、消烟性及隔音性等。塑料的品种可以是通用工程塑料、也可以是特种功能塑料，产品形式是复合塑料母粒，其可以作为各类塑料产品加工的原料，由此可形成产品的系列化；橡胶可以是各类通用橡胶或特种橡胶，具体产品样式可以是硫化以后的胶粒，可用作各类橡胶产

6、品的生产原料，同塑料母粒一样，可实现产品的系列化。该产品的选择，最根本的出发点是无机橡塑填料的高值性（市场售价均在2000元/吨以上），提升整体产品的价值，从而弥补磷石膏前处理所带来的成本损失。【应用场景】团队致力于开展工业废弃物资源化和绿色处置研究，通过材料科学与工程、矿物材料等领域的交叉创新研究，实现固体废弃物高值化利用，为固废无害化处置及绿色生态建设提供新手段。【市场前景】该成果面向工业固体废弃物无害化和高值化利用等领域。中国地板行业总产量基本保持稳定的上升趋势，现阶段中国具有一定规模的地板企业地板总销量已超过4亿平方米，中国地板行业的销售收入规模有望在2023年达到1422.1亿元人民

7、币。环保将是地板行业永恒不变的主题，因此石晶地板作为“零甲醛”的绿色地板将受到市场的青睐，石晶地板在未来广泛运用于地面、墙面、天花板、厨房面板、飘窗台、楼梯等区域，其市场体量每年将达到6亿平米。在橡塑产品中，无机填料是用量仅次于于生胶和塑料的第二大原材料，无机填料既可显著降低橡塑制品原材料的成本，又可以改善橡塑制品的某些性能。截止2019年我国塑料制品制造业的主要产品产量达到8184.17万吨，且在此前的5年时间内年增幅约800-1000万吨，市场容量巨大。【合作方式】技术开发、技术服务、技术许可、技术转让、作价投资、面谈等【专家介绍】严春杰，研究生学历，博士学位，现任中国地质大学（武汉）材料

8、与化学学院二级教授，博士生导师，湖北省享受省政府专项津贴人员、自然资源部科技领军人才。严春杰教授的主要研究方向为矿物功能材料和资源综合利用；发表SCl论文86篇；授权国际发明专利4项、中国发明专利60项。主持国家自然科学基金委、国家863计划、国家重点研发计划项目、自然资源部、中国地质调查局和企业委托项目等50余项。2项技术成果于2014、2018年分别获得湖北省技术发明二等奖、1项技术成果2021年获得湖北省技术发明三等奖、1项技术成果荣获国土资源公益性行业科研专项2017年度十大优秀成果。邓恒,中国地质大学（武汉）教授，博士生导师，研究方向为高分子功能材料。2015年获中国科学院大学（过程

9、工程研究所）材料工程硕士学位，2020年获美国密苏里大学机械与航天工程博士学位。2020年8月一2021年6月在密苏里大学担任研究科学家。2021年8月加入中国地质大学（武汉）材化学院材料系。迄今，共发表SCI论文25篇，其中以第一作者（或共同一作）身份在NatureCommunications,AdvancedMaterials,MaterialsHorizons以及Theranostics等国际重要期刊共发表论文10篇，为EISeVier出版社图书撰写书稿一章，相关研究成果已被国际知名刊物引用800余次（基于googlescholar）O高玉婷，中国地质大学（武汉）研究员，博士生导师。20

10、16年6月博士毕业于华东理工大学，获应用化学博士学位。2014年10月2015年10月在美国佐治亚理工学院进行访问学习。2016年9月一2020年9月在华中科技大学生命科学与技术学院从事博士后研究工作（助理研究员）。2020年10月以“地大学者”青年拔尖人才（A类）引进至中国地质大学（武汉）材化学院材料系。曾获得国家自然科学青年基金和博士后科学基金面上项目资助，并参与国家自然科学基金面上项目多项。目前，主持国家自然科学基金面上项目（2021）和湖北省自然科学基金（2021）各一项。发表SCl论文25篇以上，其中第一作者或通讯作者身份发表13篇，IE10论文5篇，申请国家专利3项。周森，博士，中国地质大学（武汉）材料与化学学院副教授，教学实验中心党支部书记、副主任。2014年7月毕业于中国地质大学（武汉），主要研究方向是矿物功能材料、有价金属回收及污染物去除。主持各类科研项目8项，第一作者或通讯作者发表SCl论文8篇、第一发明人授权发明专利3项，获得湖北省科技奖励3项。【联系方式】严春杰：、【原文链接】课题组主页: