从“生态包袱”到“绿色资源”——记中国五环向磷石膏世界性难题发起攻坚

荆楚网（湖北日报网）记者 李欣 王博璨 通讯员 郝玉洁 陈翔宇

金秋十月，江风带着湿润凉意，掠过湖北黄冈马口化工园区。晴空之下，钢结构装置拔地而起，工程车辆往来穿梭，由中国化学工程所属中国五环工程有限公司（以下简称“中国五环”）联合湖北祥云（集团）化工股份有限公司、天津水泥工业设计研究院打造的200万吨/年磷石膏制硫酸副产水泥熟料项目，正加速推进。

今年5月29日，三方签订工程设计合同，项目采用采用中国五环与天津水泥院联合开发的“磷石膏绿色低碳煅烧高效制酸技术”，硫资源回收率达97%以上。装置建成后，每年可处理200万吨磷石膏、生产80万吨硫酸、副产80万吨水泥熟料。长期困扰沿江化工行业的工业废渣，将实现从“生态包袱”到“绿色资源”的转变。截至目前，中国五环已累计承接湖北新祥云、宜化楚星、新洋丰中磷、史丹利宜化鼎润生态等4个磷石膏制硫酸项目，年消纳磷石膏超900万吨，形成了磷石膏综合利用赛道先发优势。

“磷石膏综合治理，既是长江大保护绕不开的现实考题，也是化工行业践行绿色发展、培育新质生产力的重要突破口。作为化工领域央企，我们就是要啃下这块硬骨头，把‘生态包袱’转化为‘产业财富’。”中国五环党委书记、董事长俞新这样定位这套百万吨级循环技术的时代价值。

扎根武汉六十余载，手握328项专利的中国五环，立足磷化工产业痛点，目前已构建起覆盖磷矿提质利用、湿法磷酸生产、固废无害化处置、资源化循环的完整技术体系。

剑指世界难题：磷石膏制酸的“点石成金”

湖北省作为全国重要的磷化工生产基地，每年产生磷石膏约2700万吨，累计堆存量超过3亿吨。加快推动磷石膏综合利用既是长江大保护的题中之义，也是助力磷化工产业绿色低碳转型的必由之路。

“磷石膏是湿法磷酸生产过程中的主要副产物，会带来一定的安全和环保风险，其存在的减量化技术难、无害化处理难、资源化利用难等至今仍是世界性难题。”俞新说。

破解这道难题，中国五环交出的答卷，是“磷石膏—硫酸—水泥熟料”循环利用技术。

与湖北宜化楚星生态科技有限公司签署100万吨年磷石膏制硫酸联产掺合材料项目合同

中国五环工艺部主任助理严山向记者解释了这一技术的原理：“基本化学原理，是采用焦炭还原硫酸钙生产二氧化硫，利用二氧化硫烟气制酸，同时联产水泥熟料。整个反应过程第一步是焦炭在高温下还原煅烧硫酸钙，生产中间产物硫化钙，硫化钙氧化生成二氧化硫、氧化钙，氧化钙进一步反应生成水泥熟料。”

该项技术的核心亮点，在于制酸工序产出的硫酸，浓度与纯度能够直接供给半水—二水湿法磷酸装置使用，理论硫酸回用率可达97%以上，由此搭建起“磷矿—磷酸—磷石膏—硫酸—水泥熟料”的闭环。“整套工艺下，磷矿中磷的综合利用率，可达99%以上。”严山表示。

这套循环工艺，也为化解我国硫资源对外依赖提供现实路径。我国硫磺对外依存度长期偏高，近年来硫磺价格的大幅波动，给磷化工企业带来沉重成本压力。

严山给记者算了一笔账：“目前硫磺制酸的成本大致在2000元/吨硫酸左右。磷石膏制酸的综合成本在700—850元/吨硫酸，成本平衡线大概在750—800元/吨硫酸左右。”按80万吨/年硫酸产能测算，每年可替代约26万吨外购硫磺，每吨硫酸可较传统硫磺制酸节约1150-1300元，项目每年可减少10亿元左右的原料开支。

中国五环项目管理部副主任谢光玻坦言：“这项技术在工程放大中最大的挑战，是煅烧磷石膏过程中优化工艺参数，控制反应过程稳定。目前，从技术完善度和成熟度来看，已达到工业化生产阶段。”

源头工艺突破：半水-二水法的“王牌突破”

固废治理的最优方案，是从源头少产废渣。如果说磷石膏制硫酸技术解决的是磷化工固废的“后顾之忧”，那么半水—二水湿法磷酸技术，就是中国五环从源头实现的“王牌突破”。

上世纪八九十年代，我国磷化工长期受制于人。1980至2000年的20年间，国内累计投入约200亿元引进国外磷酸工艺与关键设备，仅建成11套磷酸装置，年总产量仅有100万吨。磷供给的短板，直接牵动国家粮食安全。如何把中国人的饭碗牢牢端在自己手中，成为萦绕在中国五环总工程师郭国清心头的忧思。

传统湿法磷酸工艺存在资源利用天花板，能耗偏高，产出的磷石膏杂质含量高，给后端固废处置带来沉重负担。郭国清带领团队总结引进装置运行经验，反复试验攻关，2001年成功开发拥有完全自主知识产权的二水法湿法磷酸工艺，核心指标达到国际先进水平，结束了我国大型磷酸装置依赖进口专利的历史。

湖北徽阳30万吨/年半水-二水湿法磷酸项目

在此基础上，中国五环历时十余年迭代升级，研发出半水—二水法湿法磷酸成套工艺，再度打破国外技术封锁。相比传统二水法，这套工艺磷总回收率提升至98.5%，综合能耗降低52%，原料磷矿消耗降低3%，原料磷矿中磷的总回收率提高到98.5%，单位产品CO₂排放减少52%，整体达到国际领先水平。

通过该技术实施产业升级，我国每年可节约磷矿资源200万吨、降低能耗折合标煤240万吨、降低CO₂排放量600万吨，为我国实现“碳达峰、碳中和”目标做出突出贡献。

目前，该技术国内已落地13套装置，总产能320万吨，宜都兴发、湖北徽阳新材料30万吨级项目为典型应用。依托国际专利，成套技术输出到突尼斯、埃及、印尼等“一带一路”沿线国家，带动国内机电装备出海。先后斩获中国专利银奖、中国石化联合会科技进步一等奖，入选国家发改委《绿色技术推广目录（2024年版）》、工信部《第一批先进适用技术名单》。

先进技术集群：多个领域实现国际领先

磷化工只是中国五环自主创新版图的重要一极。多年来，中国五环在尿素、煤化工、氟化工等多条赛道同步发力，一批成套工艺跻身国际先进、国际领先行列。

第二代高效合成、低能耗尿素技术是中国五环的硬核技术名片。五环首席科学家夏炎华介绍：“该项技术具有能耗低、操作弹性高、投资低、建设周期短等优势，与国外同类最先进的技术相比，年产100万吨尿素装置可以节省投资1亿多元。与现行的传统尿素技术相比，投资相当，但每吨尿素生产成本可降低60元，年可节约成本6000万元，每年可减少碳排放近10万吨。”

2025年，该技术通过中国石油和化学工业联合会成果鉴定，专家组认定整体达到国际领先水平。目前，该技术已在国内外推广30余套装置，总产能超2500万吨/年。

赞比亚联合资本30万吨年化肥项目

在煤化工领域，中国五环打造出国内首套荒煤气制乙二醇工程。由其EPC总承包的哈密广汇40万吨乙二醇项目，每年资源化利用荒煤气26.5亿标准立方米，折合节约标煤57.4万吨，项目投资较同等规模传统煤制乙二醇路线降低30%，二氧化碳减排63万吨。

立足磷化工技术积累，中国五环向氟化工新材料赛道延伸。2026年4月，中化学五环祥云磷氟新材料年产1.5万吨无水氟化氢装置试车成功，产出纯度99.9%的优等品，仅耗时13小时打通全流程，刷新同类型装置开车纪录。该工艺以磷酸副产氟硅酸为原料制备无水氟化氢，无需消耗稀缺萤石资源，为磷矿伴生氟资源高值化利用开辟出新路径。

哈密广汇荒煤气制乙二醇项目

在成熟产业化技术之外，面向“双碳”目标，五环加快布局绿色氢能、二氧化碳资源化等前沿示范技术。

干煤粉气化耦合电解水制氢、高温垃圾气化制氢等技术有序推进；由五环EPC总承包的独山子石化塔里木二期化肥装置，2026年8月一次投料试车成功，这是国内首套乙烯尾气耦合碳捕集制绿色尿素装置，年产80万吨绿色尿素，实现碳捕集与化肥生产深度耦合。

一套套工艺从图纸落地为百万吨级工业化装置，离不开持续的研发投入，与公司内国家企业技术中心、博士后科研工作站等多层次创新平台的协同攻坚。中国五环技术开发研究院高级研究员张志国介绍：“近五年，公司研发投入合计约12.95亿元人民币。累计取得授权专利203项。”

从磷到氟，从传统化工到新材料，从煤化工到氢能源，这家扎根湖北的化工“国家队”，正以一项项硬核技术，在绿水青山与金山银山之间，架起一座坚实的桥梁。

告别“化工围江”，走向绿色循环——

中国五环以自主创新和央企担当，为磷资源高效利用和长江生态保护提供了“湖北方案”、贡献了“中国智慧”。

正如俞新所言：“技术是发展的动力，如果说都是靠别人的技术来完成工程，做通用性的东西，一没有竞争力，二也不可能健康发展。追求技术的创新是中国五环的立身之本。”