煙氣脫硫石膏廢渣的綜合利用

1、煙氣脫硫石膏廢渣的綜合利用濕式石灰石一石膏法是目前應(yīng)用最廣泛的一種煙氣脫硫工藝。采用濕式脫硫法處理煙氣將產(chǎn)生大量的脫硫石膏，脫硫石膏的處理和綜合利用是影響我國(guó)推廣濕式脫硫技術(shù)的關(guān)鍵因素之一。隨著我國(guó)煙氣脫硫工藝的大規(guī)模投運(yùn)，燃煤電廠將要排放越來(lái)越多的脫硫石膏，目前相當(dāng)一部分還是以堆儲(chǔ)為主，已成為火電廠繼粉煤灰后的第二大固體廢物，不僅占用土地資源，且對(duì)環(huán)境不利。如能將其充分利用，代替一部分天然石膏不僅能節(jié)約自然資源而且能使得電廠固體廢物資源化。將脫硫石膏綜合利用，逐步達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，可以將產(chǎn)生電廠效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益統(tǒng)一，非常符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。1、 脫硫石膏的品位表1和表2中分別列

2、出了脫硫石膏和天然石膏的化學(xué)和顆粒組成。由表中數(shù)據(jù)可以看出，二者的化學(xué)成分很相近，主要成分均為二水硫酸鈣晶體CaSO4·2H2O。煙氣脫硫石膏品位優(yōu)于多數(shù)商品天然石膏，其主要雜質(zhì)為碳酸鈣，有時(shí)還含有少量粉煤灰。當(dāng)石灰石純度較高時(shí)，脫硫石膏純度一般在90%95%之間，含水率一般為10%15%。脫硫裝置正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的脫硫石膏近乎白色，有時(shí)隨雜質(zhì)含量變化呈黃白色或灰褐色，當(dāng)除塵器運(yùn)行不穩(wěn)定，帶進(jìn)較多飛灰等雜質(zhì)時(shí)，顏色發(fā)灰。脫硫石膏顆粒直徑主要集中在30mm50mm之間，與天然石膏相比較細(xì)。天然石膏粉碎后，粒度約為140m。表1 脫硫石膏與天然石膏的化學(xué)組成 名稱CaOSiO2Al2O3S

3、O2Fe2O3MgONa2OK2OH2O天然石膏35.183.50.4938.840.141.680.690.0916.91脫硫石膏35.131.010.3942.740.100.200.900.1019.67表2 脫硫石膏與天然石膏的顆粒組成 粒徑m>9070-9045-7032-4524-3216-2412-16<12天然石膏1.556.1115.0536.2118.176.479.6921.80脫硫石膏0.050.1013.4139.0722.0310.483.6910.022、 國(guó)內(nèi)外脫硫石膏的利用現(xiàn)狀國(guó)外利用現(xiàn)狀：日本和德國(guó)是世界上脫硫石膏主要的生產(chǎn)國(guó)和利用國(guó)，其次為美國(guó)

4、、英國(guó)、奧地利和荷蘭。日本自1975 年以后脫硫石膏的利用比例逐年上升，每年產(chǎn)生500 萬(wàn) t 左右的脫硫石膏全部得到利用，用于生產(chǎn)建筑制品和作水泥緩凝劑。建筑制品主要是紙面石膏板和石膏礦渣板。日本傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)幾乎都是采用木材，近幾年已重視使用脫硫石膏板做建筑材料，人均年消耗量達(dá)到 5.3 m2。日本規(guī)定，凡利用國(guó)庫(kù)補(bǔ)助的住宅建設(shè)，其防火材料必須用石膏板做內(nèi)墻防火板。德國(guó)脫硫石膏產(chǎn)量近年已增到600 萬(wàn) t ，幾乎所有需用石膏的企業(yè)都使用脫硫石膏，主要是生產(chǎn)建筑制品和作水泥緩凝劑。為便于大量利用脫硫石膏，德國(guó)兩個(gè)主要石膏制品公司已將部分生產(chǎn)廠遷至電廠附近。美國(guó)已開(kāi)始重視脫硫石膏利用，但因其多

5、數(shù)電廠與石膏公司相距較遠(yuǎn)(數(shù)百英里)，加之該國(guó)有豐富便宜的天然石膏資源，故脫硫石膏應(yīng)用增長(zhǎng)比較緩慢。英國(guó)石膏主要來(lái)源包括天然石膏、進(jìn)口石膏和工業(yè)副產(chǎn)品石膏。目前其天然石膏資源已接近枯竭，脫硫石膏的使用量穩(wěn)步增長(zhǎng)，1996 年用量達(dá) 81 萬(wàn)t。目前已有不少國(guó)家制定了建筑法規(guī)，提倡將新建住宅或舊房改造成生態(tài)建筑，而脫硫石膏的應(yīng)用就符合這一要求。國(guó)內(nèi)利用現(xiàn)狀：珞璜電廠是國(guó)內(nèi)最早產(chǎn)生脫硫石膏的電廠，1994 年該廠一期脫硫石膏性能試驗(yàn)結(jié)果表明，完全可以替代天然石膏使用。1992 年以來(lái)，重慶大學(xué)、重慶市建筑科學(xué)研究院等研究開(kāi)發(fā)出許多脫硫石膏產(chǎn)品，并形成了穩(wěn)定的市場(chǎng)份額，其在重慶地區(qū)正逐漸取代天然石膏

6、。珞璜電廠兩期 4×360MW 機(jī)組年產(chǎn)生 80 萬(wàn) t 脫硫石膏，重慶電廠 2×200 MW機(jī)組年產(chǎn)生 20 萬(wàn) t 脫硫石膏，共計(jì) 100 萬(wàn) t。該地區(qū)有大小水泥廠十多家，每年用作水泥緩凝劑的石膏就需 50 萬(wàn) t。重慶地區(qū)石膏制品企業(yè)現(xiàn)已初具規(guī)模，市售產(chǎn)品包括紙面石膏板、纖維石膏板、石膏砌塊和石膏條板等，有些產(chǎn)品如纖維石膏板科技含量較高。太原第一熱電廠煙氣脫硫石膏的綜合利用工程被稱為國(guó)內(nèi)示范工程。該廠具有煙氣脫硫石膏自動(dòng)化加工生產(chǎn)線，所生產(chǎn)的半水脫硫石膏達(dá)到 GB 776 - 88建筑石膏優(yōu)等品技術(shù)指標(biāo)。2000 年，他們以半水脫硫石膏為主要原料，采用立模成型、液壓

7、頂升工藝生產(chǎn)砌塊，形成具有一定規(guī)模的全自動(dòng)石膏砌塊生產(chǎn)線，產(chǎn)品達(dá)到我國(guó)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JC/T 668 - 1998石膏砌塊各項(xiàng)技術(shù)性能要求，主要用作框架結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)的非承重墻體。國(guó)華北京熱電廠新建 3、4 號(hào)鍋爐煙氣脫硫裝置于2000 年 10 月投入使用。他們采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，并引進(jìn)德國(guó)沙士基打公司的生產(chǎn)線對(duì)脫硫石膏進(jìn)行綜合利用，將脫水后的二水石膏炒制成半水石膏，再加工成石膏板、石膏砌塊作為建筑材料。所生產(chǎn)的脫硫石膏砌塊符合德國(guó) DIN 18163 及其它國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸、密度和斷裂強(qiáng)度要求，主要作為建材預(yù)制構(gòu)件用于室內(nèi)非承重墻，是全國(guó)第一家利用濕法煙氣脫硫石膏生產(chǎn)出石膏板的

8、工程。北京第一熱電廠在煙氣脫硫裝置中引進(jìn)國(guó)外脫硫石膏工藝，年產(chǎn) 30 萬(wàn) m3 石膏砌塊。該裝置可滿足兩期工程4×410 t/ h 鍋爐年產(chǎn)脫硫石膏處理量。杭州半山電廠脫硫石膏供附近中小紙面石膏板廠和石膏空心砌塊生產(chǎn)企業(yè)使用，在價(jià)格和質(zhì)量上遠(yuǎn)優(yōu)于天然石膏，脫硫石膏銷路很好。3、脫硫石膏的利用途徑脫硫石膏經(jīng)過(guò)工業(yè)處理之后，與天然石膏性能類似，可以應(yīng)用于下列領(lǐng)域。(1)作水泥緩凝劑。脫硫石膏不含有對(duì)水泥性能有負(fù)面影響的雜質(zhì)，適宜作水泥緩凝劑；脫硫石膏能正常調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間，摻人3 5脫硫石膏，各種水泥凝結(jié)時(shí)間均能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求；脫硫石膏中含有的CaCO3 和少量可溶性鹽，對(duì)促進(jìn)水泥強(qiáng)度

9、有利。硅酸鹽水泥中一般加入5 左右的石膏來(lái)調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間。(2)制作防水紙面石膏板和纖維石膏板。纖維石膏板是以石膏粉為主要原料，以木材纖維為加強(qiáng)筋，配以適量的化學(xué)添加劑。該板強(qiáng)度高，握釘力強(qiáng)，具有良好的防潮性能。(3)生產(chǎn)石膏礦渣板。這種板材具有輕質(zhì)、耐火、可加工等特點(diǎn)，特別是具有很好的耐水性能，故可用于廚房、廁所、浴室的隔墻或天花板等。(4)生產(chǎn)石膏空心條板?？缮a(chǎn)石膏硅酸鹽、石膏珍珠巖、石膏粉煤灰陶?？招臈l板。(5)粉刷石膏。它是一種高效節(jié)能的新型抹灰材料，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水泥、石灰抹灰。粉刷石膏是脫硫石膏脫水干燥后，分別進(jìn)行低溫和高溫煅燒而成為基礎(chǔ)石膏，再加以砂子或膨脹珍珠巖組合而成。(6)

10、 一高強(qiáng)石膏。比一般建筑石膏強(qiáng)度高57倍，廣泛用于陶瓷模型、鑄造、精密鑄造及建筑藝術(shù)等。在日本，此種石膏的應(yīng)用極廣。(7)自流平石膏。2040 em厚的自流平石膏可作房屋地面底層的防潮層、樓板底層的隔音層和屋面底板的隔熱層。(8)用脫硫石膏制硫酸銨。利用碳酸鈣在氨溶液中的溶解度比硫酸鈣小得多的特性，硫酸鈣易轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化，可以將價(jià)值較低的碳酸銨轉(zhuǎn)化為價(jià)值較高的、營(yíng)養(yǎng)成分較多的硫銨肥料。(9)改良土壤。同一種土壤的改良效果隨脫硫石膏施放量增加而增加。4、脫硫石膏利用中存在的問(wèn)題脫硫石膏資源化大規(guī)模利用在我國(guó)是一個(gè)尚未解決的問(wèn)題，這主要是由以下方面造成的：（1）天然石膏資源豐富我國(guó)除了浙江

11、、福建、黑龍江三省外的所有地區(qū)都有非常豐富的天然石膏資源，已探明的天然石膏儲(chǔ)量大約為570 億 t，居世界首位。這使得脫硫石膏在成本及技術(shù)上沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用受到嚴(yán)重阻礙。（2） 缺乏脫硫石膏相應(yīng)的法規(guī)和政策在脫硫石膏的主要生產(chǎn)國(guó)，均以法律法規(guī)明確規(guī)定了脫硫石膏應(yīng)用的地位，以新技術(shù)和新工藝為保障，實(shí)現(xiàn)了以經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)決定可贏利的方法，保證脫硫石膏的資源化利用。但我國(guó)在這一領(lǐng)域尚缺乏相應(yīng)的對(duì)策和措施。（3） 缺乏脫硫石膏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)脫硫石膏可作為優(yōu)質(zhì)建筑材料在歐洲和日本得到了公認(rèn)，但在我國(guó)沒(méi)有與脫硫石膏應(yīng)用相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，因此一些石膏制品生產(chǎn)商和用戶拒絕使用脫硫石膏，是脫硫石膏資源化利用的障

12、礙之一。（4） 缺乏必要的技術(shù)保障發(fā)達(dá)國(guó)家在脫硫石膏資源化利用過(guò)程中投入了大量研究，并由此開(kāi)發(fā)新技術(shù)和新工藝。我國(guó)石膏建材行業(yè)只有幾十年的歷史，設(shè)備和工藝落后，缺乏對(duì)含水粉狀脫硫石膏進(jìn)行干燥及高溫煅燒的設(shè)備，無(wú)法對(duì)脫硫石膏進(jìn)行深加工和應(yīng)用；此外，缺乏對(duì)脫硫石膏的完整認(rèn)識(shí)及相關(guān)的處理處置新技術(shù)、新工藝和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，因此無(wú)法建立必要的市場(chǎng)、效益觀念和營(yíng)銷手段，脫硫石膏資源化利用在我國(guó)還沒(méi)有形成一條好的出路。（5） 缺乏脫硫石膏再利用的觀念公眾普遍認(rèn)為，脫硫石膏是一種工業(yè)廢渣，在使用過(guò)程中可能對(duì)人體產(chǎn)生危害，加之我國(guó)天然石膏儲(chǔ)量豐富，因此拒絕使用脫硫石膏是一種普遍的公眾心理。造成這種現(xiàn)象的原因是缺乏有說(shuō)服力的鑒定性工作，沒(méi)有令公眾信服的可靠的技術(shù)文件，這是與