转自：千龙网

在贵州川恒化工股份有限公司（以下简称“川恒公司”）的实验室里，几个架子上摆满了球形、立方体形的灰色固体，实验员会用各种方法“摧残”它们：水煮，测量溶出的有害物质；挤压，测量强度和硬度。

这种不起眼的灰色固体是改性磷石膏。几年前，磷石膏是整个磷化工行业的“死穴”。

川恒公司石膏技术部总监李剑秋通过多年努力，不仅带领同事解开了“死穴”，还在尝试把磷石膏变成宝贝。今年五四青年节前夕，李剑秋被共青团中央、全国青联授予新时代青年先锋。

贵州磷矿资源丰富，磷化工是贵州经济发展的一大支柱产业，但副产品磷石膏的处理是一大难题——每生产1吨磷酸，会产生4-5吨磷石膏，它含有的磷、氟等可溶性杂质会污染地下水和土壤。要处理难以利用的磷石膏，传统做法是堆存，不仅要占用大量土地，还有坍塌的风险。

李剑秋2011年入职川恒公司时，面临的“对手”就是这些每年以上百万吨的速度增加的固体废弃物。

当时，川恒公司探索出了磷酸生产纯度更高、能耗更低的“半水湿法磷酸技术”，这一方法产生的副产品半水磷石膏不同于过去的副产品二水磷石膏，它具有胶凝特性。

入职后，李剑秋和同事针对半水磷石膏做了大量的研究工作，把能想到的应用方法都试了一遍：做水泥缓冲剂、建筑石膏粉、路基材料等。半水磷石膏的主要成分是硫酸钙，能够延缓水泥凝结，用于生产水泥缓冲剂是个较为成熟的方向，但仅能消纳4%。

那是李剑秋最迷茫的几年，研究做了不少，但很少能落地。

2015年，川恒公司与北京科技大学合作，尝试采用半水磷石膏填充矿井——矿体开采后会形成采空区，需要充填，以免出现地表陷落等危害。

在此之前，有的磷化工企业用水泥胶结磷石膏充填矿井，但1立方米的成本高达100多元，而当时1吨磷矿石才300-400元。用半水磷石膏作为胶凝充填材料，行业内尚无先例。

这一项目由李剑秋牵头。有了新的方向之后，他夜里常常睡不着，一直琢磨技术上的难题。磷石膏在堆场中堆得越来越高，也像山一样压在这名技术人员的心头。

如果不消耗掉磷石膏，磷矿开采也会受影响。2018年，贵州出台磷化工企业“以渣定产”的政策，根据企业的磷石膏消耗量来倒推产量，磷化工企业消纳磷石膏的任务更加迫切。

李剑秋告诉记者，半水磷石膏在自然状态下会吸收空气中的水分，转化为二水磷石膏，但只是形成块状物、没有强度，“轻轻踢一脚就散了”。

李剑秋和同事用了3年，摸索各种技术方案，用药剂固化半水磷石膏中的有害成分、控制转化速度、增加强度和耐水性等，为半水磷石膏改性，让它变成坚硬的固体，同时无法溶出杂质，最大限度降低对环境的影响。

2018年，总监助理曹雪入职时，这项研究接近尾声。她记得，当时李剑秋带领大家，在公司厂区搭建了一套充填系统：用改性的半水磷石膏加水制备成料浆，浇灌了7个5米多高的方区，用来检验强度、稳定性以及充填料浆对挡墙的压力等指标，确保半水磷石膏用于充填矿井的可行性。

这项试验成功了，但充填到井下又是个难题。这涉及另一个截然不同的技术领域：膏体充填采矿技术。井下对充填材料的流动性、强度、凝结时间都有要求，试验中都要考虑到，经过多方努力，当地的一座磷矿愿意接收李剑秋团队来做充填实验。

起初，半水磷石膏由货车运到矿上时，已经水化、板结成块，难以卸车。李剑秋团队调整了药剂配方和装车技巧，成功降低了半水磷石膏的水化速度。

磷矿采空区长达几公里，需要用专用充填泵输送进去，原先的充填设备较为简单，靠充填材料自流。李剑秋团队又耗费大量心血改造了这套设备，边改边做。

这项试验还解决了另一个问题：采矿率。

磷矿开采时，会划分出矿房和矿柱，矿房采空后，还要留下粗大的矿柱作为支撑，它的体积可占到矿藏的40%，这些部分无法被利用。

李剑秋和同事想出办法，从矿井深处搭建挡墙，用充填泵逐步回填半水磷石膏膏体充填材料。改性后的半水磷石膏快速水化变硬，可以代替矿柱给矿井提供支撑。

过去采用的是水泥胶结法，需要20-30个小时才能凝结，28天才能达到目标强度。而改性半水磷石膏4-8小时即可凝结，很快就能开采矿柱。采矿率因此从传统崩落法的50%提高到90%以上，充填成本却显著降低。

2019年10月，“半水磷石膏改性胶凝材料及充填技术”成果被中国石油和化学工业联合会专家组鉴定为“国际领先水平”。

李剑秋告诉记者，为节约物流成本，川恒公司在矿山附近建了化工厂，采出的磷矿就近输送到工厂，工厂产生的半水磷石膏再回填到矿山，像钟摆一样“对流”。这种做法既消纳了固体废弃物磷石膏，也解决了矿井采空区坍塌的危害，被称为“一废治两害”。

目前，依靠半水磷石膏膏体充填技术，川恒公司实现了磷石膏产“消”平衡。在此基础上，李剑秋团队还在研究石膏的高值化利用方法，例如在建筑领域，做高等级建筑材料；在农业领域，做土壤调理剂等。李剑秋到处考察交流，跟国内各大高校的技术团队讨论方案、去矿上了解生产中的问题。

在助理曹雪看来，李剑秋很好学。他原先研究固废处理，属于材料化学专业，后来研究充填采矿，属于采矿专业，所有专业知识都得从头学起。大家遇到问题去找李剑秋请教，他都能给予指导。

李剑秋的书架摆了两层书，有《化工原理》《充填采矿技术与应用》等技术书籍，他翻开一本书，其中提道：“在我国使用充填法开采的矿山中，充填成本占采矿成本的三分之一左右，充填成本中胶凝材料又占80%以上。”

李剑秋告诉记者，如今的充填成本降到了原先的三分之一，“这本书再版时要被我们改写了”。