一、昌耀新材磷石膏综合利用处理方法与技术，已完成从理论到实践的转化

       近十年来，昌耀新材坚持科技创新，联合武汉理工大学、山东大学、三峡大学、扬州大学及苏州混凝土与水泥制品研究院等科研院校所，在“磷石膏固废利用”新材料研发领域，已成功将磷石膏与矿渣、粉煤灰等其他工业废渣复合，制备出一种具有较高强度的新型水硬性胶凝材料，并以此为原料替代普通硅酸盐水泥，成功研发生产出磷石膏混凝土、磷石膏稳定层、磷石膏轻骨料，以及磷石膏为主要原料的生态护坡、路缘石、路面砖和园林工艺品等一批新技术、新工艺、新产品。

       采用的新工艺无须对磷石膏做水洗、煅烧等除杂和提纯处理，既满足相关工程标准的结构功能性要求，又不会对环境造成新的污染，具有很高的经济性。磷石膏作为胶凝材料使用占比可达40-65%，磷石膏在磷石膏轻骨料中占比可高达90%，可广泛应用于建材、公路、园艺、市政等领域当中替代混凝土和路基材料中的碎石和陶粒，并已在湖北省宜昌市夷陵区龙泉柏临河大道道路工程、湖北省钟祥市河道治理等市政工程、水利水保工程和“美丽乡村”建设中成功应用，得到广大客户一致好评。

二、大量工程应用实践证明，磷石膏稳定层能大量消耗磷石膏

       昌耀新材联合武汉理工大学经过近十年的研究和试验，成功开发出磷石膏道路路面基层稳定材料。

    1、成功研发磷石膏级配碎石稳定层并广泛应用在道路工程中

       磷石膏级配碎石稳定层是将磷石膏作为主要原料制成新型水硬性胶凝材料替代普通硅酸盐水泥，掺入一定比例的沙、碎石等制备而成的一种道路基层新材料。该水稳层具有初凝时间和终凝时间较长、微膨胀性等特性，有利于增大运距和方便施工，减少公路基层的微裂纹，增加密实度，因此对公路施工具有非常好的优势。

       目前，磷石膏级配碎石稳定层已在三峡昌耀管廊建设有限公司厂内道路，夷陵区龙泉镇柏临河大道（一期、二期）、柏临河一路、柏临河二路、银岭冷链路、小东方大道、欧阳修主题公园及附属设施工程，伍家岗区白城路、江临路延伸段、旭棉东路、同强路等市政工程中应用，经工程主管部门、施工单位和第三方权威机构检测，质量均满足工程设计要求。

       经测算，磷石膏作为水硬性胶凝材料使用的磷石膏级配碎石稳定层，在标准一级公路中，每公里消耗磷石膏近1万吨。其中，三峡昌耀管廊建设有限公司厂内道路、龙泉镇柏临河大道、伍家岗区白城路、夷陵区银岭冷链路已经正常通车五年以上，路面未出现水稳层开裂导致的反射裂缝等质量问题。

    2、成功研发磷石膏轻集料稳定层并应用在道路及公路工程中

       磷石膏轻集料的研发目前尚属世界首例，是以70～90%的磷石膏制成的一种新型集料，因为有封闭的微孔结构，具有重量轻密度低、筒压强度高、孔隙率高、吸水率低、抗冻性能良好等优点，可广泛应用于建材、公路、园艺、市政等领域当中替代混凝土和路基材料中的碎石和陶粒。

       磷石膏轻集料稳定层是以过硫磷石膏矿渣水泥作为胶凝材料，以磷石膏集料和级配碎石为骨料制备而成的一种道路基层新材料。目前已在宜昌市五龙支路、五龙一路、卷桥河二路、卷桥河六路、共同西路、峡州大道辅路、卷桥河湿地公园道路、伍家岗区灵宝路等多个市政道路工程，以及东凤路、下莲路等交通公路工程中进行了试点应用，经工程主管部门、施工单位和第三方权威机构检测，其结构功能性均满足工程设计要求。

       根据工程实际消耗量测算，磷石膏轻集料水稳层在标准一级公路中，可每公里消耗磷石膏2万多吨。

    3、相关鉴定结论

       2019年8月19日经中国混凝土与水泥制品协会邀请了全国相关行业权威专家对“过硫磷石膏矿渣水泥混凝土及其在公路基层中的应用研究”进行了成果鉴定，鉴定结果为“该项成果为我国大规模综合利用磷石膏开拓了新的应用领域，起到了引领示范作用，市场应用前景广阔。该项目成果总体上达到国际先进水平”。

       2020年由宜昌市生态环境局和宜昌市住建局共同委托湖北省环境与科学研究院对柏临河大道、银岭路、白城路等道路工程磷石膏稳定层进行了检测和研究，检测结果为“磷石膏路基材料满足《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》中建设用地土壤环境质量一类用地标准；磷石膏稳定层产品可满足城市建设用地要求；周边地表水均满足《地表水环境质量标准》中地表水Ⅱ类水质要求”。

       2021年3月，中国铁道科学研究院首席科学家谢永江团队与扬州大学分别对昌耀新材生产的磷石膏轻骨料进行了试验验证，结果为“磷石膏轻骨料性能良好，所配制的轻骨料混凝土和易性良好，能够达到LC35 级与LC45级强度的要求”。

       2021年8月3日，宜昌市住房和建设局组织国内知名专家进行的验收评审结果为昌耀新材“将磷石膏制备成轻骨料替代普通碎石用于路面基层稳定基层材料中，满足路用性能要求，该成果为我国道路工程大掺量利用磷石膏开拓了新技术，起到了引领示范作用，应加强推广应用”。

       2023年4月16日，由中国建筑材料联合会联合、中国混凝土与水泥制品协会邀请中国工程院院士刘加平、中国混凝土与水泥制品协会原会长徐永模等专家组成科技成果鉴定专家组，对昌耀新材主导完成的“磷石膏矿渣轻骨料的制备及其在道路工程中的应用”项目进行科技成果鉴定，鉴定结果为：磷石膏矿渣轻骨料的制备及其在道路工程中的应用项目成果总体达到国际先进水平，其中，超高掺量磷石膏水硬性胶凝材料技术达到国际领先水平。徐永模代表鉴定会的组织单位表示：以昌耀新材为主体的产学研创新团队，在技术创新上做出了艰苦卓越的努力，为我国在磷石膏水硬性胶凝材料科学领域的创新发展做出了巨大贡献。

       自2018年以来，昌耀新材已成功完成磷石膏稳定层道路工程近60条，据测算，一级公路磷石膏级配碎石稳定层每公里可消耗磷石膏近1万吨，磷石膏轻骨料稳定层每公里可消耗磷石膏近2万多吨，减少碳排放3000多吨二氧化碳。2020年4月21日，国家工信部副部长王江平来公司实地调研后表示“昌耀新材处理磷石膏的方法和技术是未来全国磷石膏综合利用的发展方向和趋势”。

       实践充分证明，昌耀新材研发生产的磷石膏稳定层不仅能够满足相关工程的结构功能性要求，而且安全环保，又具有很高的经济性，尤其能大量消化磷石膏，具有良好的生态效益、社会效益和经济效益，是目前大宗高值化利用磷石膏的有效途径和方法。

三、在磷石膏综合利用领域取得大量学术成果

       昌耀新材联合武汉理工大学、山东大学、三峡大学、扬州大学及苏州混凝土水泥制品研究院、中国混凝土与水泥制品协会、南京水利科学研究院等多家科研机构开展产学研合作，建立了2个研究生教学示范基地、4个专业实验室和5个公共研究（创新）中心，其中：与武汉理工大学联建省级磷石膏综合利用企校联合研发中心；与山东大学共建绿色材料联合实验室；与中国混凝土与水泥制品协会联建“磷石膏水硬性胶凝材料工程技术研发中心”；创立和建设了宜昌市磷石膏综合利用创新中心；牵头成立了宜昌市磷石膏综合利用产业协会，在“磷石膏固废利用”新材料研发领域，取得大量学术成果，为推进行业技术进步，增强行业技术开发与创新能力，促进科研与生产的紧密结合，加速高新技术产业化，起到良好的示范和导向作用。

（一）、主要著作

      《超高掺量磷石膏水硬性胶凝材料及其应用》一书由昌耀新材董事长兼总经理吴赤球、技术研发部主任吕伟与武汉理工大学教授水中和等专家所著。该书系统地阐述了以磷石膏作为主要原材料进行制备的磷石膏矿渣胶凝材料，并在此基础上开发了一种新型水硬性胶凝材料——超高掺量磷石膏水硬性胶凝材料，对其组成设计与制备进行了介绍，同时探讨了大掺量磷石膏水硬性胶凝材料的应用研究及前景展望。此外，对磷石膏轻集料及其配制高强混凝土的设计方法和应用技术进行了初步研究，拓展了磷石膏轻集料的应用领域。并对应用于各种工程场景中磷石膏基材料的环保性及安全性进行了系统的论证。该书所阐述的磷石膏综合利用技术，可有效扩大磷石膏的使用规模，实现磷石膏大掺量、高价值、无害化利用，在国家战略层面上具有重要意义。本书既可供我国材料和化工等行业从事磷石膏综合利用相关研发人员阅读，也可作为高等学校材料类和化工类专业相关师生的参考书。

（二）、主要论文

    1、2023年1月7日在 《Journal of Building Engineering》（《建筑工程学报》，SCI国际核心期刊）发表《New insights into determining the “time zero”of autogenous shrinkage in low water/binder cement-based composites (LW/B-CC) system based on relaxation theory》（《基于松弛理论确定低水灰比水泥基复合材料体系自发收缩起点的新见解》）。

       本文提出了一种确定低水灰比水泥基复合材料体系自发收缩起点的新见解。

    2、2022年12月5日在 《《Journal of Material Cycles and Waste Management》》（《材料循环和废物管理杂志》，SCI国际核心期刊）发表《A novel method for preparing phosphorus building gypsum(PBG)‑based building materials with low water/gypsum ratios》（《一种制备低水/石膏比磷建筑石膏（PBG）基建筑材料的新方法》）。

       提出了一种浆料-颗粒混合系统，用于制备在低水/石膏比下具有均匀水化作用的PBG基建筑材料。结果表明，低水膏比SPMS的流动性能够满足实际生产要求。本研究为具有低的水/石膏比的PBG基建筑材料的制造提供了一种可行的方法和可行的理论指导。

    3、2022年12月5日在北大核心期刊《土木与环境工程学报（中英文）》发表《磷石膏团粒的制备与填充效应验证》。

       提出制备以磷石膏为主要原料的压制团粒，以团粒的形式填充于胶凝材料，较粉末填充试样而言，团粒填充试样的强度性能更具优势，其磷（氟）固定效果更佳，均满足一级排放标准，验证了磷石膏以团粒的形式填充于建筑材料具有良好的填充效应。

    4、2022年6月，在《混凝土与水泥制品》发表《改性磷石膏轻骨料在路基材料中的应用研究》。

       本文重点介绍利用磷石膏、电石渣、水泥、矿渣粉制成改性磷石膏轻骨料，研究了改性磷石膏掺量和养护龄期对改性磷石膏轻骨料性能的影响，分析了改性磷石膏轻骨料替代部分碎石在磷石高基路基材料中应用的可行性，结果表明，改性磷石膏轻骨料的简压强度和软化系数、吸水率等均符合GB/T 17431.1-2010 《轻集料及其试验方法第1部分:轻集料》的要求，研制的改性磷石膏轻骨料已成功应用于道路工程中。

    5、2022年4月，在《混凝土与水泥制品》发表《改性磷石膏矿渣水泥在混凝土和路基材料中的应用研究》。

       本文重点介绍了利用生石灰对磷石膏进行改性,然后用改性磷石膏、生石灰、矿渣粉、水泥制得改性磷石膏矿渣水泥,分析研究了改性磷石膏矿渣水泥的性能及改性磷石膏矿渣水泥在混凝土和路基材料中应用的可行性。结果表明:与未改性磷石膏相比,利用改性磷石膏制得的水泥早期强度有所提高;以改性磷石膏矿渣水泥为胶凝材料的混凝土和路基材料的早期强度增长较慢,但中后期强度可实现稳定增长;将改性磷石膏应用于混凝土和路基材料中时,其中的磷、氟等杂质可得到有效固化,对生态环境的影响较小。研制的改性磷石膏相关产品具有良好的结构功能性与安全环保性,已成功应用于道路工程。

    6、2020年2月，在《混凝土与水泥制品》发表《一种磷石膏轻骨料的制备技术》，被中国混凝土与水泥制品协会生态混凝土分会收录至《首届中国生态混凝土发展论文集》 。

       本文重点介绍将磷石膏采用大掺量（占比在80%以上）制备两种不同的磷石膏轻骨料（制品用轻骨料、水稳层用轻骨料）技术路线。通过检测，密度、筒压强度、吸水率和软化系数等指标均能够满足相关国家标准要求，并具有较好的经济效益和社会效益，可广泛应用到建筑、公路工程当中。据中国绿色建材产业发展联盟等单位主办的“2019年固废制备再生骨料技术与市场应用交流会”报道，昌耀新材磷石膏轻骨料制备技术尚属世界首例。

    7、2019年1月，在《混凝土与水泥制品》发表《磷石膏在水泥制品中的应用》。

       本文重点介绍了以磷石膏为主要原料制备新型胶凝材料即磷石膏矿渣水泥，用以配制各种混凝土水泥制品的技术路线，不但可消耗磷石膏，还可以大量减少混凝土制品中水泥用量，降低生产成本。特别是磷石膏稳定层的制备和应用，不仅能够满足相关工程技术标准和要求，而且能大规模消化磷石膏，具有良好的生态效益、社会效益和经济效益，实践也充分证明，磷石膏稳定层是不可多得的大宗化高值化的利用途径和产品路线。

（三）、主要专利

（四）、主导和参与制定的磷石膏相关标准

       已出台和即将出台的一系列标准，将为磷石膏综合利用产业发展提供必要的成熟的行业规范和依据：

    1、昌耀新材主导制定的宜昌市地方标准《磷石膏及其综合利用产品质量标准》已发布实施。该标准在2018版《磷石膏》国家标准的基础上关注后续利用焦点，进一步提高了磷石膏产品的质量要求，将分等分级后的磷石膏产品作为后延利用产品的原材料，串联规范了磷石膏利用产品的质量要求，对宜昌市加快磷石膏综合利用的步伐具有重要的现实指导意义。

    2、2022年3月29日，由湖北昌耀新材料股份有限公司主编、中国建筑材料联合会和中国混凝土与水泥制品协会共同批准发布的团体标准《公路路面基层用磷石膏矿渣水泥稳定材料应用技术规程》正式实施。该标准审查组认为《规程》主要技术内容合理，具有可操作性，总体上达到国内先进水平。据国家工业和信息化部消息，该标准是当时国内唯一的磷石膏公路路面基层稳定材料标准，拓宽了工业副产品磷石膏的资源化利用途径，对提高资源综合利用水平、促进建材行业绿色低碳发展具有重要意义。

    3、2022年9月1日，昌耀新材参与起草、中国工程建设标准化协会发布团体标准《道路过硫磷石膏胶凝材料稳定基层技术规程》正式实施。该规程主要适用于使用过硫磷石膏胶凝材料和磷石膏人造集料的道路路面基层或底基层，能有效指导过硫磷石膏胶凝材料稳定基层的工程应用，加快实现磷石膏资源化利用，助推精细磷化工产业转型升级。

    4、昌耀新材参与起草的《石膏矿渣水泥》（2018-1987T-JC）行业标准，目前该标准已进入工程验证阶段。该标准积极倡导石膏矿渣水泥在化解传统水泥行业产能过到和节统减排,尤其是在海工混凝土领域,石膏矿渣水泥取代传统硅酸盐水泥具有独特的竞争优势，同时，石膏矿渣水泥另一个最大优点就是能大量消纳固废磷石膏，不仅具有重要的经济和社会效益,还具备战略意义。

    5、昌耀新材等单位主编的湖北省地方标准《磷石膏道路基层材料应用技术规范》（备案号DB42）正在制定中。该标准规范了磷石膏道路基层材料在路面基层中的应用，其发布实施后，将为磷石膏利用产品打开推广应用的大门，同时，对保证工程质量，提升生产与施工企业技术能力，推动行业技术进步，满足日益提高的公路需求，加快磷石膏综合利用的步伐具有重要的现实指导意义。

（五）、获得的奖项：

       2022年8月，“磷石膏制品的生态应用”荣获“建华建材杯”第二届全国生态混凝土创新设计应用大赛“生态工程应用类—环境生态工程”一等奖，获奖项目热度排行榜前十名。

       2022年3月，磷石膏轻骨料生产设备入选《国家工业资源综合利用先进适用工艺技术设备目录(2021年版)》。

       2022年1月，磷石膏轻骨料入选《湖北省创新产品应用示范推荐目录(2021年版)》。

       2021年12月，获得国家发改委“大宗固体废弃物综合利用骨干企业”认定；获得湖北省科技厅“湖北省科技厅磷石膏水硬性胶凝材料湖北省中试基地”认定。

       2020年12月，“过硫磷石膏矿渣水泥在道路路面基层材料中的研究与应用”项目获得“建华建材杯”首届全国生态混凝土创新设计大赛环境生态类三等奖，获奖项目热度排行榜前十名；“磷石膏在道路路面基层中的研究与应用”项目获得中国混凝土与水泥制品协会技术革新二等奖。

       2020年11月，“磷石膏在道路路面基层中的研究与应用”项目获得中国绿色建材产业发展联盟工业固废专委会颁发：技术革新二等奖。

       2020年6月，获宜昌市住房和建设局颁发“磷石膏建材生产突出贡献企业”荣誉称号。

       2019年9月，《磷石膏在水泥制品中的应用》被中国混凝土与水泥制品协会评为2018-2019优秀论文。

       2019年7月，“磷石膏在道路路面基层中的研究与应用”项目获得宜昌市第四届“智能杯”职工创业创新大赛“十佳创新项目”。

       2018年6月，“超硫磷石膏混凝土的开发与应用”项目获得中国混凝土与水泥制品协会“国创杯”技术改造类二等奖。 等等。

四、昌耀新材磷石膏综合利用模式可复制，能为磷石膏能变“废”为“宝”提供大型工业化制造条件。

       昌耀新材已新建磷石膏生态护坡生产线、磷石膏砌块生产线、磷石膏稳定层拌合站、磷石膏轻骨料生产线等多条生产线，已形成每年消耗磷石膏200万吨的能力。其中，联合宜昌国投集团产业投资基金成立湖北磷隆新材料科技有限公司，于2020年11月建成世界第一条磷石膏轻骨料生产线并顺利投产，每年可消耗磷石膏100万吨；联合湖北省生态保护和绿色发展投资有限公司、宜都兴发化工有限公司共同出资新建长投兴耀磷石膏综合利用项目正在建设中；昌耀新材新建磷石膏固化剂项目正在建设中。同时，已成功完成夷陵区龙泉镇柏临河大道、宜昌市点军区五龙一路、宜昌市伍家岗区灵宝路等近50条磷石膏稳定层道路工程，为今后的磷石膏稳定层推广应用积累详实数据和丰富施工经验，为磷石膏稳定层大型工业化制造创造了条件。

       当前市面上可见的磷石膏综合利用，无论是将磷石膏堆存处理，还是采取煅烧、水洗工艺提纯，不仅需要耗费大量资金、消耗大量能源，还会带来二次污染。虽然在磷石膏稳定层试验段工程中有个别企业出现了问题，但我们不能“因噎废食”，因此判定所有磷石膏路基材料应用工程失败，更不能因此推断磷石膏制路基材料技术失败。昌耀新材经过长期的试验研究、大量的工程实践和权威的监测检测，逐步形成昌耀新材独特的结构功能性好、安全环保、经济性高的磷石膏综合利用模式，能大量消耗磷石膏，得到了行业协会、科研院所、施工单位、投资机构等的高度认可，目前已经完全达到大型工业化制造和大规模推广应用的产业化发展条件。因此，与其花费大量资金聘请第三方机构对磷石膏进行预处理，不如采用昌耀新材磷石膏无害化处理技术和方法直接消耗掉磷石膏，不仅节约资金，还可以为本地磷化工产业扫清障碍。