圖為美國某磷肥廠沒有進行合理堆放的磷石膏和揚起的粉塵。（本報記者 曲京佳 攝）
不只中國要面對如何處置磷石膏這個問題。“對磷石膏進行有效處置已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)公認的世界性難題。”中國磷肥工業(yè)協(xié)會理事長武希彥說。
根據(jù)美國佛羅里達磷酸鹽研究所2010年的統(tǒng)計，全球磷石膏累積排放量約56億噸，每年新增1.1億到1.5億噸；全球至少有52個國家有龐大的磷石膏堆置，分布在美國、中國、澳大利亞、巴西、加拿大、塞浦路斯、埃及、芬蘭、法國、希臘、以色列、約旦、立陶宛、巴基斯坦、波蘭、西班牙、南非、突尼斯和土耳其等地。預(yù)計在2025～2040年期間，磷石膏的總量還將增長兩倍。
記者了解到，目前，關(guān)于磷石膏的處理方式有四種，分別是堆存、傾倒、減排和利用。盡管近年來工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展，但這道自濕法磷酸技術(shù)誕生就帶來的世界性難題卻一直考驗著各大磷肥生產(chǎn)國在技術(shù)創(chuàng)新和監(jiān)管治理方面的智慧。
堆存—— 堆出一個大溶洞
“在美國的佛羅里達州，大老遠就能看到磷石膏山，像人造金字塔似的，一看到山就知道附近有磷肥廠。”武希彥告訴記者。
磷肥產(chǎn)量位居世界第二的美國在磷石膏問題上飽受困擾。美國佛羅里達磷酸鹽研究所數(shù)據(jù)顯示，2010年美國共有63個磷石膏堆，分布在佛羅里達、得克薩斯、路易斯安那州等12個州，每年還新增5700萬噸；其中，佛羅里達的磷石膏堆就有26個，總量約12億噸，每年還新增約2800萬噸。而在這些磷石膏中，每年僅有不到10萬噸應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，其他的用途幾乎為零。“美國也不是不想利用，但他們的磷石膏里有放射性物質(zhì)，美國環(huán)保部門不讓用。”武希彥說。
據(jù)佛羅里達磷酸鹽研究所研究人員麥克·洛伊德介紹，由于美國的磷石膏中含有鐳-226，而鐳-226會產(chǎn)生氡-222，為了避免因大量使用磷石膏而導致天然放射性氣體氡氣量的增加，早在1989年，美國環(huán)保總署就明令禁止磷石膏的使用和研究，只允許在北卡羅來納州和佛羅里達限量使用磷石膏；最終的法規(guī)于1992年6月發(fā)布，規(guī)定磷石膏用于實驗室研發(fā)的限定量為700磅，禁止用于建筑和路基建設(shè)，限制磷石膏在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用——磷石膏中鐳-226的濃度小于0.37貝克/克才允許在農(nóng)業(yè)中使用。
所以，美國的磷石膏絕大部分以堆存的方式來處置。美國媒體曾報道：200英尺（約61米）高，占地1平方英里（約2.59平方千米）的石膏堆在月亮上都能看見！
“堆存的方式從環(huán)保的角度來說并不保險。佛羅里達的一家磷肥廠就因為堆存出現(xiàn)過災(zāi)難性的事故。”武希彥告訴記者。
他所提及的這次“災(zāi)難性的事故”曾在美國社會引起廣泛關(guān)注。1994年，佛羅里達州的馬爾伯里市出現(xiàn)一個深約185英尺（約56米）的大坑，后來被稱作“馬爾伯里天坑”。“天坑”的成因就源于位處此地的美國IMC Agrico公司的磷石膏堆存。“佛羅里達州的土壤本來有一層黏土層，防滲性很強。但由于磷石膏里氟和磷的腐蝕作用，長期堆放導致黏土層被破壞。再加上水的溶解和流動，久而久之，有一天突然發(fā)現(xiàn)，地面中間塌陷出一個災(zāi)難性的大坑，黏土層被腐蝕漏了。”武希彥說道。
事后，美國監(jiān)管機構(gòu)稱，IMC Agrico公司應(yīng)該承擔起管理這個天坑的責任，避免對地下飲用水供應(yīng)造成危害。實際上，堆存的處理方式還存在其他隱患，除占用大面積土地，建設(shè)和維護耗資巨大外，還面臨著極端降雨下溢出和滑坡的風險。同時，由于磷石膏含有P2O5、氟及游離酸等物質(zhì)，雨水侵蝕后還會污染地下水。
“有了事故的教訓，佛羅里達州就立法，對磷石膏的堆存包括防水防滲做出嚴格規(guī)定。現(xiàn)在美國的磷化工企業(yè)都是用高強度的薄膜做防滲，并且堆到一定高度就必須封頂，另選擇地方再堆。”武希彥說。
記者了解到，除美國外，用堆存方法來處理磷石膏問題的國家還包括巴西、加拿大、印度等，中國沒有利用的磷石膏也不得不采取堆存的方式。
傾倒—— 大海成了排污場
“環(huán)地中海的北非國家共同組成一個磷礦帶。從西邊的摩洛哥起，往東到阿爾及利亞、突尼斯、利比亞、埃及，再到約旦、敘利亞，也包括沙特阿拉伯，磷礦資源非常好，品位高，這些國家也大部分把磷礦開采和磷化工當作支柱產(chǎn)業(yè)，比如世界第三大磷礦生產(chǎn)國摩洛哥。”中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會化工對外經(jīng)濟合作中心副主任龐廣廉在世界地圖上為記者劃出一個完整的北非磷礦帶。
今年2月，龐廣廉完成了摩洛哥磷酸鹽工業(yè)的考察之旅，時隔將近半年，提起摩洛哥的磷化工生產(chǎn)及磷石膏排放情況，他仍然記憶猶新。“摩洛哥西臨大西洋，他們就把磷石膏的排放口選在水流急、海浪沖刷能力大的地方，磷石膏直接往里倒。一倒進去，來一個旋渦馬上就沖走不見了。”他說。
對此，龐廣廉詢問了摩洛哥唯一的磷化工企業(yè)OCP集團的負責人。對方認為，目前其磷肥產(chǎn)能在450萬噸/年，相對于海洋的溶解和凈化能力，該公司的磷石膏排放量微不足道。“他們作過一個分析報告，覺得磷石膏直接排入海中對環(huán)境影響不大，而且他們的報告認為，磷石膏含有的磷等成分對于海洋生物還有好處。”龐廣廉說。
摩洛哥的監(jiān)管部門似乎對于磷石膏直接排入海洋的行為態(tài)度寬容。“從政府層面摩洛哥也從沒有禁令禁止這么做。”龐廣廉說，“而且OCP集團是摩洛哥最大的國有企業(yè)，也是該國磷化工行業(yè)唯一的企業(yè)，磷化工又是該國的支柱產(chǎn)業(yè)，該集團的經(jīng)營對摩洛哥的經(jīng)濟發(fā)展舉足輕重。”
相比摩洛哥，同樣選擇將磷石膏傾倒入海的突尼斯境遇有所不同。“突尼斯南部的加貝斯是一個非常美麗的城市，突尼斯化學工業(yè)集團的化肥廠就在這里，磷肥產(chǎn)量超過300萬噸，磷石膏也從這里排到地中海。但是，相對于水流湍急的大西洋，地中海風平浪靜，磷石膏倒進去并不那么容易消溶。”龐廣廉描述起自己的所見所聞，“我去加貝斯的時候，在海邊游泳就發(fā)現(xiàn)海水都是白乎乎的，有些混濁，一看就是磷石膏混進去了。”突尼斯化學工業(yè)集團也是突尼斯國有獨營的磷化工壟斷企業(yè)，與摩洛哥一樣，當?shù)卣膊⑽窗蚜资嗯欧诺氖虑榉旁谛纳稀?/p>
“埃及也是傾倒，往紅海里倒。現(xiàn)在北非國家的產(chǎn)量還不算太大，也沒發(fā)生過事故，但像摩洛哥的磷礦資源這么好，他們2015年要把磷肥產(chǎn)能發(fā)展到900萬噸，磷石膏直接排到海里，總歸是個問題。”武希彥認為。
圖為摩洛哥一處擁有生活區(qū)的海岸，也是磷石膏排放場所，因為水流很急，排放的磷石膏被沖得無影無蹤。（龐廣廉 攝）
減排—— 磷化裝置關(guān)停大吉
由于磷石膏綜合利用難度較大，堆置又會帶來一系列問題，部分國家于是通過逐漸減少磷酸產(chǎn)量而減少磷石膏排放量，歐洲一些國家干脆停掉了磷酸產(chǎn)能。
記者了解到，由中國磷肥工業(yè)協(xié)會和鄭州大學聯(lián)合主辦的《磷肥與復肥》雜志曾介紹，1986年，前蘇聯(lián)的磷石膏年排放量為2000萬噸，年利用量150萬噸；1995年排放量減少至1500萬噸，2005年排放量減少至1400萬噸，年利用量仍為150萬噸。
記者從中國磷肥工業(yè)協(xié)會獲悉，目前一些歐洲國家已無磷石膏排放。例如，荷蘭因磷石膏處置問題已于2001年停止磷酸生產(chǎn)；英國也因磷石膏排放處理成本太高而停產(chǎn)磷酸。此外，位于北美的加拿大也停止新增磷石膏排放量。
“但我們國家不能這樣做，磷肥是涉及到我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全的重要行業(yè)，還是應(yīng)該采取積極的辦法解決這個問題。”武希彥表示。
利用—— 中國走在世界前列
綜合利用，無疑是積極解決磷石膏問題最好的辦法。然而目前從數(shù)據(jù)上看，除日本因自身缺乏天然石膏資源，加之磷石膏產(chǎn)排量較低，其磷石膏利用率基本上達到100%以外，其他國家的磷石膏綜合利用情況并不樂觀。據(jù)統(tǒng)計，全世界磷石膏綜合利用率尚不及10%。不過，許多國家都已開展磷石膏綜合利用的技術(shù)研究和工業(yè)實踐，取得了寶貴的經(jīng)驗。
以美國為例，磷石膏利用主要有以下幾個方面：一是用于農(nóng)業(yè)，可以改良土壤結(jié)構(gòu)，促進農(nóng)作物的生長并增加產(chǎn)量；二是用于筑路，多年前，佛羅里達磷酸鹽研究所曾用磷石膏建成一條實驗道路，經(jīng)過20年的跟蹤檢測，表明對地下水無污染，不存在放射性風險，但這一用途仍未獲得相關(guān)部門的正式批準；三是利用磷石膏提供垃圾廢物分解所需的能量，并建成垃圾填埋場示范項目；四是用于制作海洋環(huán)境中的人造石礁、制作動物飼料等。但總體來看，美國的磷石膏利用率仍然很低。佛羅里達磷酸鹽研究所人員曾表示，美國相關(guān)部門對磷石膏應(yīng)用的風險估計過高，出于環(huán)境方面的考慮，只允許利用非常少量的磷石膏。
巴西也是世界上的磷肥生產(chǎn)大國，至2010年，巴西累積堆置磷石膏7000萬噸，年排放量為450萬噸。據(jù)巴西國家科技部核能委員會高級研究員Feliciano Jakomino博士介紹，該國的磷石膏利用中，90%用于農(nóng)業(yè)，其他10%用于生產(chǎn)水泥。其中，磷石膏作為土壤改良劑，在低肥力的巴西塞拉都地區(qū)推廣應(yīng)用已有多年歷史；在建筑方面，巴西核能研究院、圣保羅大學圣卡洛斯分院曾利用高強度磷石膏板建成一座56.7平方米的房子，但磷石膏中氡－222的析出率仍然成為公眾難以接受磷石膏建筑的主要原因；此外，巴西還在米納斯吉拉斯州開展無垃圾傾倒項目，在垃圾填埋場中添加磷石膏，不僅能夠延長垃圾填埋場使用壽命，也有利于磷石膏的利用。目前該項目尚在示范階段。
“我們國家的磷石膏不含放射性物質(zhì)，加上這些年行業(yè)上下的努力，現(xiàn)在已經(jīng)以20%的綜合利用率成為磷石膏綜合利用最好的國家。”武希彥說，“不夸張地說，我們國家的磷石膏綜合利用工作已經(jīng)走在世界前列。如今，我們國家規(guī)定新上磷酸產(chǎn)能的磷石膏利用率達到100%，既有產(chǎn)能的磷石膏利用率要在2013年達到15%，這是很不容易的。”
合作—— 各國攜手解決難題
對于如何處置磷石膏這個棘手的難題，各個國家之間已經(jīng)開始通力合作。
據(jù)麥克·洛伊德介紹，2005年，美國啟動“磷石膏免堆放課題研究項目”，印度和波蘭隨后加入，如今這一項目已經(jīng)在至少58個國家得以開展，啟動近2000多項課題研究，全球范圍內(nèi)磷石膏利用途徑超過50種，包括建筑、建材、農(nóng)業(yè)、公共事業(yè)等在內(nèi)有各個領(lǐng)域因此受益。此外，該項目也得到了國際原子能機構(gòu)的大力支持。據(jù)了解，該機構(gòu)多次組織國際會議，召集來自中國、美國、巴西、英國、墨西哥、約旦等不同國家的研究人員共同研討含放射性物質(zhì)的磷石膏安全利用問題。
與此同時，各國之間的技術(shù)交流也從未停止過。“1915年，德國成功開發(fā)石膏制硫酸和水泥技術(shù)，其后，英國、德國、波蘭等相繼建成了以天然石膏為原料生產(chǎn)硫酸和水泥裝置共計20多套；1956年，我們國家開始派專家到德國、波蘭考察，帶回一手資料并開始研究實驗。魯北的磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)就是在總結(jié)國內(nèi)外技術(shù)的基礎(chǔ)上取得的成功實踐。”山東魯北化工股份有限公司PSC公司副總經(jīng)理高強說。此外，記者了解到，巴西磷石膏制土壤調(diào)理劑也借鑒了佛羅里達磷酸鹽研究所的科研成果。
“磷石膏綜合利用問題是世界性的難題，我們?yōu)檫@個問題到外國去過很多次，學習技術(shù)、探討問題，同時也組織國際會議，邀請其他國家的同仁到我們這里來交流，世界性的難題還需要大家攜起手來共同去解決。”武希彥說。
圖為美國一家磷化工企業(yè)旁堆放的磷石膏。 （本報記者 曲京佳 攝）
