Исследование посвящено решению актуальной проблемы полезной утилизации многотоннажных техногенных отходов минерально-сырьевого комплекса. В качестве объекта исследования выбран отход переработки фосфатного сырья – фосфогипс, основной состав которого представлен СаSO4*2H2O. Комплекс используемых методов включает патентно-информационный анализ проблемы, лабораторные методы изучения состава и свойств отхода, а также экспериментальные исследования процесса переработки фосфогипса с использованием уникального оборудования Научного Центра «Проблем переработки минеральных и техногенных ресурсов» и аккредитованного Центра коллективного пользования Санкт-Петербургского горного университета. В ходе работы проведен анализ вещественного состава фосфогипса различного генеза, в том числе свежего и отвального. Подтверждено, что состав фосфогипса за счет его техногенного происхождения имеет ряд отличий по сравнению с гипсосодержащим сырьем природного происхождения. Отход содержит продукты неполного разложения фосфатного сырья, оксиды тяжелых металлов и соединения, включающие ценные компоненты – редкоземельные элементы. Рассмотрено влияние отвалов фосфогипса на компоненты окружающей среды. Большинство из них являются объектами накопленного вреда и представляют собой источник комплексного негативного воздействия на атмосферный воздух, почву, подземные и поверхностные водные объекты. Выполнен критический анализ способов полезной утилизации фосфогипса. Доказано, что наиболее эффективным направлением, которое позволит одновременно достичь снижения объемов складируемого отхода и обеспечить его комплексную переработку с извлечением ценных компонентов, является карбонатная конверсия. Указанный способ в условиях производственного цикла также может сопровождаться утилизацией промышленных дымовых газов, содержащих CO2, что способствует уменьшению углеродного следа предприятия.