國(guó)內(nèi)磷石膏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及熱點(diǎn)專(zhuān)利分析

石聰聰

（貴州省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所，貴州 貴陽(yáng) 550000）

0 引言

磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程的副產(chǎn)物，既是一種危廢污染物，也是一種可以再次循環(huán)利用的資源［1］。大量磷石膏堆存，既占用土地，又造成環(huán)境污染。本研究利用專(zhuān)利數(shù)據(jù)，對(duì)磷石膏技術(shù)現(xiàn)狀和研究熱點(diǎn)進(jìn)行分析，以期為磷石膏產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供一些啟示。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)來(lái)源于innojoy專(zhuān)利檢索庫(kù)，檢索時(shí)間截至2022年5月30日，檢索關(guān)鍵字為“磷石膏”的國(guó)內(nèi)專(zhuān)利，共檢索到6 766件專(zhuān)利，通過(guò)人工去重，最終得到6 751件專(zhuān)利。專(zhuān)利類(lèi)型分布，發(fā)明專(zhuān)利5 894件，實(shí)用新型專(zhuān)利854件，外觀專(zhuān)利3件。

2 結(jié)果與討論

2.1 年度申請(qǐng)趨勢(shì)及技術(shù)生命周期

年度專(zhuān)利申請(qǐng)量和專(zhuān)利的技術(shù)生命周期是衡量該領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)成熟度的重要標(biāo)準(zhǔn)。從圖1可以看出，1985—2010年研究磷石膏的專(zhuān)利年申請(qǐng)量不超過(guò)100件，2011—2014年年發(fā)文量緩慢增長(zhǎng)，此階段研究磷石膏的專(zhuān)利逐漸增多。2015—2020年，隨著科技進(jìn)步及磷石膏環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的顯現(xiàn)，解決磷石膏堆存問(wèn)題成為熱點(diǎn)，“十三五”規(guī)劃中，明確提出要推動(dòng)磷石膏等產(chǎn)業(yè)固廢物的綜合利用［1］，2018年專(zhuān)利年申請(qǐng)量超800件。由于我國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)通常自申請(qǐng)起18個(gè)月才能被公布，部分專(zhuān)利申請(qǐng)尚未完全公開(kāi)［2］。因此2021年、2022年所采集的數(shù)據(jù)中專(zhuān)利申請(qǐng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)量比實(shí)際的申請(qǐng)量要少。

圖1 磷石膏年度專(zhuān)利申請(qǐng)量趨勢(shì)

圖2為磷石膏技術(shù)生命周期圖，由圖2可知，磷石膏的專(zhuān)利申請(qǐng)量與發(fā)明人數(shù)量逐年增長(zhǎng)，尤其是在2016—2018年，專(zhuān)利申請(qǐng)人人數(shù)保持在350人以上，在2018年達(dá)到454人。隨著國(guó)家針對(duì)大宗固廢綜合利用的相關(guān)政策陸續(xù)出臺(tái)和落地實(shí)施，磷石膏資源化利用研究持續(xù)升溫，與磷石膏相關(guān)的技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期。

圖2 磷石膏技術(shù)生命周期圖

2.2 專(zhuān)利申請(qǐng)單位分析

磷石膏專(zhuān)利申請(qǐng)主要集中在貴州、湖北、安徽、江蘇。圖3為總申請(qǐng)量前11的省份，由圖3可知，排名前11的省份共申請(qǐng)專(zhuān)利5 539件，占比超過(guò)80%，其中貴州、湖北兩省的專(zhuān)利數(shù)之和超過(guò)2 000件。這與湖北、云南、貴州、四川是磷石膏產(chǎn)量大省相契合，與磷礦資源的分布一致。

圖3 磷石膏專(zhuān)利總申請(qǐng)量TOP11省市分布情況

通過(guò)對(duì)專(zhuān)利申請(qǐng)單位數(shù)量多的單位進(jìn)行分析，可以展現(xiàn)磷石膏研究領(lǐng)域主要科研力量的分布情況。由圖4可知，磷石膏領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)前15名中，高校占據(jù)近一半，由此可見(jiàn)企業(yè)在磷石膏的研究上比較薄弱，企業(yè)創(chuàng)新主體研發(fā)能力不足。

圖4 磷石膏專(zhuān)利申請(qǐng)單位申請(qǐng)量TOP15

2.3 研究熱點(diǎn)及趨勢(shì)

2.3.1 專(zhuān)利技術(shù)分布。通過(guò)對(duì)檢索到的6 751件專(zhuān)利的技術(shù)分布進(jìn)行分析，結(jié)果如表1、圖5所示。由表1、圖5可以看出，研究磷石膏的專(zhuān)利在建筑材料方面的應(yīng)用一直是研究的重點(diǎn)，且研究占比大。磷石膏在肥料方面的研究次之。肥料方面在2015—2018年出現(xiàn)過(guò)一個(gè)快速的增長(zhǎng)階段，但在近幾年相關(guān)申請(qǐng)量降低，表明對(duì)其關(guān)注度有所減弱。磷石膏中非金屬元素的提取在其專(zhuān)利研究中排在第三位，其研究數(shù)量在逐年遞增。

圖5 磷石膏IPC主分類(lèi)小類(lèi)前五位的申請(qǐng)量趨勢(shì)

表1 IPC分類(lèi)號(hào)解釋及專(zhuān)利申請(qǐng)量

2.3.2 專(zhuān)利關(guān)鍵詞分析。專(zhuān)利名稱(chēng)的關(guān)鍵詞代表了該專(zhuān)利的研究?jī)?nèi)容和中心思想，對(duì)所有磷石膏專(zhuān)利名稱(chēng)的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析能解釋本領(lǐng)域研究趨勢(shì)及熱點(diǎn)［3］。通過(guò)對(duì)專(zhuān)利名稱(chēng)進(jìn)行分詞，提取關(guān)鍵詞，對(duì)專(zhuān)利關(guān)鍵詞進(jìn)行詞頻分析，結(jié)果如表2所示。

表2中“生產(chǎn)”“制備”等關(guān)鍵詞的高頻出現(xiàn)，說(shuō)明磷石膏制品的制備方法，即磷石膏的綜合利用是該領(lǐng)域的持續(xù)主題，綜合利用途徑涉及建筑材料、農(nóng)業(yè)、化工等領(lǐng)域。關(guān)鍵詞“水泥”“混凝土”“砌塊”“砂 漿”“填 充 料”“石 膏 板”“緩 凝 劑”“磚”反 映 出 磷石膏在水泥、混凝土的綜合利用一直是研究的熱點(diǎn)，“土壤”“改良劑”“鹽堿地”“復(fù)合肥”“肥料”反映土壤改良、合成肥料是磷石膏在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。“硫酸”“磷酸”表明磷石膏中硫、磷的提取是研究熱點(diǎn)。關(guān)鍵詞“凝膠”出現(xiàn)頻率的提升表明磷石膏在凝膠材料領(lǐng)域的應(yīng)用成為最近的研究熱點(diǎn)。“墻體”“保溫”“輕質(zhì)”出現(xiàn)頻率的提升，表明磷石膏在新型建材領(lǐng)域的應(yīng)用是最近的研究熱點(diǎn)。

表2 1985—2022年磷石膏專(zhuān)利中出現(xiàn)頻次最高的30個(gè)關(guān)鍵詞

綜上，磷石膏在建材領(lǐng)域的綜合利用是當(dāng)前及未來(lái)的研究重點(diǎn)，如何提高磷石膏利用率是當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)。

3 結(jié)論

本研究從專(zhuān)利年度申請(qǐng)量趨勢(shì)、技術(shù)生命周期分析、申請(qǐng)單位等方面分析可知：從2012年磷石膏方面的研究逐年增加，隨著科技進(jìn)步及磷石膏環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的顯現(xiàn)，解決磷石膏堆存問(wèn)題成為熱點(diǎn)，2015年之后申請(qǐng)件數(shù)、申請(qǐng)人數(shù)均急增。磷石膏領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)單位主要集中在貴州、湖北、安徽、江蘇，與磷礦資源地分布一致。申請(qǐng)單位高校占比大，企業(yè)創(chuàng)新主體研發(fā)能力不足，建議重視高校科研成果轉(zhuǎn)化，加強(qiáng)企業(yè)與高校的合作力度。

從磷石膏領(lǐng)域的專(zhuān)利技術(shù)分布情況、專(zhuān)利關(guān)鍵詞詞頻分析可知，磷石膏領(lǐng)域的研究主要集中在磷石膏的綜合利用上，主要涉及建筑材料、農(nóng)業(yè)、化工三方面。磷石膏在建筑材料方面的應(yīng)用研究占比大，是目前及未來(lái)的研究重點(diǎn)。所以提高磷石膏利用率是當(dāng)前面臨的重要問(wèn)題。