“大量实验，不断尝试，瞄准磷石膏综合利用的难题，我们一直在努力突破。”9月8日，在湖北三峡实验室，实验室主任、武汉工程大学教授池汝安向湖北日报全媒记者介绍，围绕磷石膏综合利用、微电子关键化学品、磷基高端化学品、硅系基础化学品、新能源材料、化工高效装备与智能控制六大研究方向，实验室相关基础研究、应用基础研究和产业化关键核心技术研发正在加紧推进中。
创新尝试
打开处理磷石膏新视野
“这就是‘磨人’的磷石膏。”在三峡实验室磷石膏利用研发中心，研究员们在实验仪器前忙碌，只为寻找这种“灰土”更好的处理方法。
磷石膏为什么“磨人”？磷作为农业生产当中磷肥的主要成分，直接关系到农作物的产量与品质，而磷石膏就是制备磷肥过程中伴生的“副产品”。池汝安介绍，磷酸是生产高浓度复合肥的原料之一，每生产1吨磷酸，就要产生4.5吨至5吨磷石膏。目前，湖北省有3亿吨磷石膏存量，占全国堆存量45%以上，每年还将以2000万吨的速度增长。但是，如此巨量的“废渣”利用率在40%左右，绝大多数的磷石膏只能采用“堆放”的方式处理，不仅占用土地，处理不当还会污染土壤和水系，为生态环境和可持续发展带来巨大压力。
处理磷石膏有哪些路子？三峡实验室研究员江山竹介绍，“水洗矿化”技术6月走出实验室，随即在厂区上线，最大的特点是“简单、见效快”。磷石膏经水洗后，矿化回收水洗液中的可溶性磷和氟，再向水洗后的滤渣加入矿化剂，无害化处理后的磷石膏可达到Ⅰ类固体废物堆存标准，“看似简单，但团队花了近3个月攻关，就是为了寻找最合适的方法”。此外，磷石膏综合利用路径还包括路基材料、磷石膏改性填充井下采空区等，工业副产石膏还可以广泛应用于建材和装饰材料。
摆满瓶瓶罐罐的实验室里，窗边的一片绿格外引人注目。“我们正在实验室做一些新的尝试，比如磷石膏的土壤化改良。”江山竹介绍，种植花生、黑麦草的土壤经过处理，沉淀出了磷石膏中的磷和氟，调节后的pH值达到中性，添加腐殖酸后，土壤变得更加肥沃，更适合植物生长。此外，经过团队的努力，磷石膏中的硫酸钙提纯后纯度接近98%，回收率可达到90%以上。江山竹补充，硫酸钙就是石膏的主要成分，经过一些处理后可以媲美天然石膏，不仅可以用作基础建筑装饰材料，高强石膏甚至可以用于打印修复人体骨骼、制作石膏绷带等。
目前，我省磷矿资源保有储量、年开采量、磷化工产业规模、磷肥产量均居全国首位，磷化工产业涉及磷肥、医药、新材料等工农业各领域，其高质量发展未来可期。但长期以来，由于对磷石膏污染环境缺乏正确认识，磷石膏无害化处理量和综合利用率较低。“磷石膏的综合利用和无害化处置是一道世界级难题。怎么能把磷石膏‘吃干榨净’，将是三峡实验室长期的研究重点。”池汝安说。
“硅石直接氯化”
能耗下降三成
除了磷石膏综合利用，硅系基础化学品也是三峡实验室重要研究方向之一。
“硅系基础化学品用途相当广泛。”在三峡实验室牵头单位湖北兴发化工集团，池汝安向记者介绍，大到航天领域使用的密封胶，小到日常生活中用到的硅胶碗，硅系基础化学品无处不在。通常来说，甲基氯硅烷是有机硅制品原料，生成过程中会生成污染大气的氯甲烷，同时能耗巨大，“生产一吨一般需要一万多度电”。
武汉工程大学教授吕仁亮是三峡实验室的“双聘”教授，他的在研项目“硅石直接氯化和烷基化制备单体硅烷技术研发”就是用于解决“污染大”“能耗高”的难题。吕仁亮表示，这项在研技术，可以通过催化剂，直接将沙子这类含硅的原料转化为有机硅，“通过探索新的技术路径，我们可以用二氧化硅、硅酸盐替换甲基氯硅烷作为原料，跳过能耗高、污染大的部分，这样一来，制备路线短、温度低、废弃物少，能耗只有原来的70%，更加绿色环保。”
“绿色是底色。”池汝安说，三峡实验室聚焦绿色化工领域，不仅立足现代化工，聚力解决世界级难题，还面向国家和企业需求，促进新技术研发及产业化，推动湖北省现代化工万亿产业集群发展，提高我国现代化工产业核心竞争力。
据了解，三峡实验室牵头单位兴发集团预算8.7亿元启动实施产业化等四大类项目，其中亿元以上特大项目1项，1000万元以上重大项目16项。今年上半年，实验室发表科研论文40篇，其中SCI论文34篇，中文核心论文6篇，科学出版社出版《磷石膏》专著1部；申请的科技部关于《磷资源开发》和《磷石膏利用》2个重点研发计划项目立项，申请发明专利17件，力争在3年建设期内，实现服务化工产业新增产值1000亿元。
未来3年，实验室将突破微电子关键化学品、磷基高端化学品和新能源材料的关键核心技术，打造领先的硅系基础化学品生产技术，延长和深化产业链；强化产业的绿色化工过程，实现磷石膏综合利用的重大突破；构建上述领域化工设备与智能控制的集成体系，打造高质量发展的化工产业集群；建成集基础研究、应用基础研究和产业化关键核心技术研究为一体的创新高地，优秀化工人才的汇集基地，为全球重要精细化工中心提供技术支撑。
