氢氟酸厂副产氟石膏应用边界还在拓宽

氟石膏作为氢氟酸生产过程中衍生的固体废物，其综合利用愈发受到关注。2023年统计数据显示，在硫酸与萤石（CaF₃）制备氢氟酸的工艺里，每产出1吨氢氟酸，便会伴随产生3～4吨氟石膏。彼时，我国无水氟化氢（AHF）实际产量约达230万吨，同比增长4.6%，由此推算，氟石膏的年产量堪称庞大。

当前，国内外针对氟石膏的利用途径尚存在局限，其主要应用集中于水泥建材领域，例如在水泥生产环节充当凝结时间调节剂，以及作为原料用于制造抹灰用粉刷石膏、石膏砌块、石膏砖等建筑材料。随着新兴产业崛起，氟石膏的应用边界不断拓展，逐步延伸至矿山企业尾矿充填、碳酸锂制造等全新领域。这些多元应用不仅助力氟石膏从废弃物向资源转化，还削减了氟化氢企业处理氟石膏的成本开支，攻克了环境污染难题，实现了化工废渣资源化利用。

氟石膏在调节水泥凝结时间方面，作用机理与天然石膏存在相似之处。两者皆是在水泥颗粒表层构建钙矾石保护膜，借由阻碍水分子及其他离子的迁移，实现对水泥凝结进程的把控。然而，鉴于影响石膏缓凝效果的要素繁杂多样，石膏掺量的精准核算颇具挑战。

相关实验表明：当水泥中三氧化硫（SO₃）掺量低于1.30%时，石膏难以有效抑制水泥快凝现象；唯有进一步提升掺量，缓凝成效才会显著呈现。但是一旦掺量超出2.50%，凝结时间的延长幅度渐趋平缓。过度增加石膏掺量，非但对缓凝助力甚微，还会在水泥硬化后期持续催生钙矾石，引发膨胀应力，使浆体强度衰减，导致水泥安定性不良。依据良田水泥厂的环境影响评价报告，为保障水泥性能稳定，氟石膏于水泥中的掺量适宜把控在1.5%～2%之间。

从水泥厂的反馈信息来看，水泥厂对于氟石膏品质规格要求相对宽松，一般仅要求其pH值维持在6～9这一范围即可满足生产所需。

氟石膏因自身凝结迟缓、强度偏低、膨胀现象显著等固有特性，无法径直当作建筑材料投入使用。借助添加生石灰、激发剂等化学添加剂实施化学改性处置，可将其成功转化为优质石膏建筑材料，达成变废为宝的转化目标。

这一流程，一方面能够中和氟石膏内部残留的酸性物质与水溶性氟，促使其转变为难溶性的氟化钙等物质，强化材料稳定性；另一方面，凭借适量盐类激发剂的掺入，充分激活氟石膏潜在活性，缩短凝结耗时，提升材料强度。

当下，如湖南有色环保建材、安徽锦洋新材、河南赛利特等诸多企业，皆以氟石膏作为核心胶凝材料，历经化学改性，并按比例混入集料、外加剂，精心研制出适配建筑物室内场景的抹灰石膏、石膏基自流平砂浆等产品。其中，湖南有色环保建材已成功搭建规模化生产线，在利用氟石膏前，需将其研磨至100～120目（80%达到该粒度标准），且严格把控pH值在7左右。

在氟石膏砌块制备环节，传统工艺多采用“浇筑法”，而安徽森科新材料有限公司大胆创新，在传统基础上首创“半干法”制作氟石膏砌块。该新工艺有效削减生产成本，大幅节约生产时长，显著提升生产效率，极具大规模推广应用价值，为氟石膏在建筑砌块领域拓宽应用筑牢根基。

在矿山充填应用场景里，氟石膏发挥着多重关键角色，既可用作胶凝材料、充填胶结剂，还能与粉煤灰协同配合，全方位优化充填材料综合性能，同步降低生产成本。

具体而言，氟石膏能够与粉煤灰、碱性掺合料、骨料、外加剂、二水石膏、水等多类原材料依照特定配比，调配制成氟石膏基矿井充填材料。

依据王春等人发表的《新型氟石膏基充填材料性能及水化机理研究》，当氟石膏、粉煤灰用量分别设定为400克、300克，浆料浓度调控至80%时，所制备的充填料在各龄期强度、抗渗性能层面表现卓越，同时契合流动特性要求，属于较优配方组合。

经与尾矿充填胶固粉生产单位深入交流后推算，现阶段矿山充填作业中，每处理100吨尾矿，大致需消耗1～2吨氟石膏。在投入使用前，需将氟石膏研磨至200目（80%满足此粒度标准），pH值控制在6～9之间为宜。以郴州市大型矿山为例，其每年因配制胶固粉所需的氟石膏用量便高达约8万吨，足见氟石膏在矿山充填领域的市场需求规模。

在碳酸锂生产进程中，氟石膏同样扮演着不可或缺的角色，主要体现为利用氟石膏与锂云母高温焙烧，以此实现碳酸锂的高效提取。氟石膏作为氢氟酸生产副产物，其主要成分无水硫酸钙含量可高达95%，这一特性使其具备与锂云母在高温条件下混合焙烧的可行性，进而助力碳酸锂这一锂电池正极关键原料的成功获取，对新能源产业蓬勃发展意义深远。

现阶段，我国多采用锂辉石、锂云母等矿石提取工艺来制备碳酸锂及其它锂产品。依据大中矿业一期碳酸锂项目环境影响评价报告，每产出1吨碳酸锂，大约需消耗10吨硫酸钙，倘若碳酸锂生产企业维持正常运营状态，对硫酸钙的需求体量将极为可观。特别是临武县规划中的15万吨/年碳酸锂生产线若陆续投产运营，预估对氟石膏的需求量将超100万吨。

在此应用场景下，氟石膏品质把控至关重要，涵盖硫酸钙含量、pH值以及外观特征等多维度要求。一是硫酸钙含量方面，鉴于其作为氟石膏核心成分，需确保干基硫酸钙含量≥90.00%，以此保障产品基础性能稳固；二是pH值需精准调控在4～8之间，pH值异常会衍生腐蚀性隐患或干扰产品性能表现；三是粒径把控上，煅烧阶段要求氟石膏粒径达到100～130目（80%以上契合该标准），保障反应均匀充分；四是外观形态需呈灰白色粒状或粉状固体，契合产品纯度与适用性诉求。

综合上述各领域应用态势，氢氟酸厂副产氟石膏无论是在水泥行业作为调节剂，还是在矿山充填中作为充填原料，亦或是在碳酸锂制造环节作为供给原料，均需历经改性与磨粉处理工序，以此契合不同应用场景质量诉求。

鉴于此，在规划氟石膏仓储项目时，建议配套建设一条集改性、磨粉功能于一体的生产线，将氟石膏最终pH值精准限定在6～9之间，粒径管控于100～200目（确保80%以上达标）。若条件允许，后续可围绕工艺方案甄选、设备选型以及场地布局等细化工作稳步推进，深挖氟石膏资源化利用潜能，拓展产业链条，实现环境效益与经济效益双赢。

来源：环境经济杂志

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