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脫硫石膏的“明天”
馬世臻 段慶奎
(寧夏石膏工業(yè)設(shè)計(jì)研究院，銀川750001)
摘要：脫硫石膏又稱(chēng)排煙脫硫石膏、硫石膏或FGD石膏，是對(duì)含硫燃料(主要是煤)燃燒后產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫凈化處理而得到的工業(yè)副產(chǎn)石膏，伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和節(jié)能減排要求的日趨嚴(yán)格，一大批電廠脫硫設(shè)施相繼配套建成，相應(yīng)的產(chǎn)生大量的脫硫石膏，如何科學(xué)有效的處理利用成為當(dāng)下石膏行業(yè)一大熱門(mén)。
關(guān)鍵詞：脫硫石膏;應(yīng)用
1 脫硫石膏及其現(xiàn)狀
由于國(guó)內(nèi)**套脫硫裝置是重慶華能珞璜電廠*早從日本三菱重工引進(jìn)的石灰石/石灰石膏濕法脫硫裝置，基本國(guó)內(nèi)以后普遍使用此技術(shù)，在脫硫過(guò)程中，石灰石經(jīng)破碎、制粉、配置漿液進(jìn)入吸收塔，在吸收塔內(nèi)，漿液中的水首先吸收煙氣中的二氧化硫，再與漿液中的碳酸鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣被鼓人的氧化空氣中的氧氣氧化，*終生成石膏晶體二水硫酸鈣，泵將石膏漿液打出至石膏旋流站，脫水至含水量為40%左右的石膏漿液，*后出真空皮帶脫水機(jī)脫水至含水率約為10%左右的石膏餅，即為下游石膏加工研發(fā)企業(yè)的原材料。
2009年我國(guó)脫硫石膏產(chǎn)生量約為4300萬(wàn)噸，綜合利用率約為56%，累計(jì)堆存量超過(guò)5000萬(wàn)噸，脫硫石膏的大量堆積，不僅占有大量的土地、浪費(fèi)資源，還對(duì)周邊環(huán)境造成污染，已經(jīng)成為制約我國(guó)燃煤機(jī)組煙氣脫硫企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。根據(jù)《“十二五”大宗工業(yè)固體廢物綜合利用專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》，2015年大宗固體廢棄物利用率從目前的40%提高到50%，其中脫硫石膏綜合利用率由56%提高到80%，前景廣闊。
2 脫硫石膏的特點(diǎn)
灰石/石灰石膏濕法煙氣脫硫的產(chǎn)物是高純度石膏，與天然石膏相比，脫硫石膏具有以下不同的物理特性：
(1)顆粒過(guò)細(xì)：天然石膏經(jīng)粉碎后，細(xì)度約140μm，而脫硫石膏顆粒直徑小于60μm，由于顆粒過(guò)細(xì)而帶來(lái)流動(dòng)性和觸變性等問(wèn)題。
(2)有一定的含水率：一般達(dá)到10%—15%，由于含水率高，粘性強(qiáng)，在裝載、提升、輸送過(guò)程中很容易粘附在各種設(shè)備上，造成基料堵塞，影響生產(chǎn)過(guò)程正常運(yùn)行，同時(shí)也增大了熱耗。
(3)顏色偏深：質(zhì)地優(yōu)良的脫硫石膏時(shí)純白色的，但常見(jiàn)的呈深灰色或帶黃色，作為粉刷石膏和裝飾石膏將影響外觀，其主要原因是電廠煙氣除塵設(shè)備效率不高，導(dǎo)致脫硫石膏含有較多的粉煤灰，石灰石中含有鐵等雜質(zhì)也有一定的影響。
(4)堆積密度大：達(dá)到1g/Cm3，堆積密度大對(duì)儲(chǔ)存、生產(chǎn)和產(chǎn)品的性能有重要的影響。
3脫硫石膏的應(yīng)用
3.1熟石膏
脫硫石膏經(jīng)過(guò)干燥，脫水處理成為熟石膏，熟石膏按用途可分為：墻體石膏(石膏砌塊、條板、紙面石膏板)，陶瓷工業(yè)用石膏，裝飾石膏，土壤改良石膏等，應(yīng)用量*大的是建筑用熟石膏，目前國(guó)內(nèi)利用脫硫石膏生產(chǎn)建筑石膏粉的工藝有連續(xù)炒鍋、沸騰爐、回轉(zhuǎn)窯、氣流煅燒等，如寧夏石膏工程技術(shù)研究中心根據(jù)脫硫石膏的特性，研制開(kāi)發(fā)出了閃燒法工藝和設(shè)備在——利用脫硫石膏生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)建筑石膏粉技術(shù)。
煅燒工藝的選擇非常關(guān)鍵，對(duì)于電廠而言，從環(huán)保角度出發(fā)，應(yīng)**用電、氣作熱源;從市場(chǎng)的角度出發(fā)，應(yīng)選擇適合當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)的后續(xù)產(chǎn)品，不可盲目開(kāi)發(fā)。
3.2高強(qiáng)石膏
高強(qiáng)石膏是將脫硫石膏制成濃度適宜的石膏漿體，加入一定量的轉(zhuǎn)晶劑，在攪拌加壓的條件下，石膏漿體的處理溫度，時(shí)間和壓力控制在一定范圍內(nèi)生成柱狀石膏晶體，然后經(jīng)過(guò)脫水，干燥制得高強(qiáng)熟石膏，在生產(chǎn)中轉(zhuǎn)晶劑的種類(lèi)和加入量，漿體的熱處理溫度及時(shí)間和壓力，漿料濃度等因素是決定產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。寧夏石膏工程技術(shù)研究中心根據(jù)脫硫石膏的特性，研制開(kāi)發(fā)出了蒸壓法工藝和設(shè)備一一一利用脫硫石膏生產(chǎn)高強(qiáng)石膏粉或特種石膏粉技術(shù)。
3.3粉刷石膏
利用脫硫石膏配制的粉刷石膏，強(qiáng)度高，和易性好，同時(shí)成本低，特別是利用脫硫石膏和粉煤灰混合型粉刷石膏，后期強(qiáng)度相對(duì)于單一石膏的產(chǎn)品高，且耐水有明顯的提高。利用脫硫石膏配制粉刷石膏時(shí)應(yīng)考慮脫硫石膏顆粒較細(xì)，雜質(zhì)等因素的影響。寧夏石膏工程技術(shù)研究中心根據(jù)脫硫石膏的特性，研制開(kāi)發(fā)出了混合式回轉(zhuǎn)窯煅燒工藝和設(shè)備一一利用脫硫石膏生產(chǎn)混合相粉刷石膏技術(shù)。
3.4水泥緩凝劑
脫硫石膏用于水泥緩凝劑，附加值不高，利潤(rùn)也不客觀，但卻不失為大規(guī)模處理脫硫石膏的主要途徑。脫硫石膏用作水泥緩凝劑對(duì)水泥性能，如細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、放射性、抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、安定性基本沒(méi)有影響。雖然利用脫硫石膏生產(chǎn)水泥緩凝劑簡(jiǎn)單易行，但要求脫硫石膏的附著水含量必須控制在5%以?xún)?nèi)，從而滿足水泥生產(chǎn)工藝的需要。由于大部分電廠脫硫石膏的附著水含量設(shè)計(jì)為10%左右，而實(shí)際產(chǎn)出的脫硫石膏附著水含量均在12%以上，所以需要對(duì)脫硫石膏進(jìn)行脫水處理或購(gòu)進(jìn)熟石膏粉與脫硫石膏混合攪拌，制成附著水含量在5%以?xún)?nèi)的散狀水泥緩凝劑。
3.5 自流平石膏
自流平石膏是自流平地面找平石膏的簡(jiǎn)稱(chēng)，又稱(chēng)為石膏基自流平砂漿，是由石膏材料、特種骨料及各種建筑化學(xué)添加劑在工廠精心配置、混合均勻而制得的一種專(zhuān)門(mén)用于地面找平的干粉砂漿。目前，我國(guó)已制定的相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為JC/T 1023-2007《石膏基自流平砂漿》;它具有以下優(yōu)點(diǎn)：
?、俨捎米粤髌绞嗍┕さ牡孛?，尺寸**，水平度極高，不空鼓、不開(kāi)裂;作業(yè)時(shí)輕松方便，效率高;并且可以采用泵送施工，日鋪地面可達(dá)800~1000m2。
?、谟米觥暗嘏闭移礁采w層(地暖與其它采暖方式相比，節(jié)能幅度約為20%，如采用分區(qū)溫控裝置，節(jié)能幅度可高達(dá)到40%)，不會(huì)象水泥砂漿層那樣，因熱脹冷縮產(chǎn)生開(kāi)裂、起鼓等現(xiàn)象。
③自流平石膏和水泥砂漿用于建筑物地面的找平層時(shí)，兩者連工帶料的*終成本相近。
如若用自流平石膏替代水泥砂漿，由此減少水泥的用量在整個(gè)水泥產(chǎn)量中比例很小，不足百分之一;基本上不會(huì)影響水泥生產(chǎn)企業(yè)的利益。因此，在我國(guó)建材市場(chǎng)推廣應(yīng)用自流平石膏的阻力小、前景大。
?、?chē)?guó)外應(yīng)用非常普遍，已有幾十年，有成熟的施工技術(shù)及配套的施工機(jī)具。
脫硫石膏技術(shù)和設(shè)備目前在國(guó)內(nèi)也有一定的研究，如寧夏石膏工程技術(shù)研究中心根據(jù)脫硫石膏的特性，研制開(kāi)發(fā)出了內(nèi)燒逆流式回轉(zhuǎn)窯煅燒工藝和設(shè)備一利用脫硫石膏生產(chǎn)無(wú)水石膏粉配置自流平石膏技術(shù)。
3.6紙面石膏板
紙面石膏板是國(guó)內(nèi)外主要的建材產(chǎn)品，由于脫硫石膏有純度高、粒度細(xì)、氯離子含量低等優(yōu)點(diǎn)，在紙面石膏板中得到了廣泛的應(yīng)用，如泰和，北新建材等早已在國(guó)內(nèi)大量生產(chǎn)使用。日本、德國(guó)已有多年利用脫硫石膏成產(chǎn)紙面石膏板的大型生產(chǎn)線，相對(duì)于使用天然石膏粉，生產(chǎn)成本有明顯的優(yōu)勢(shì)，但與面紙的粘結(jié)性較差，對(duì)現(xiàn)有工藝參數(shù)的適應(yīng)性不如天然石膏，目前采取摻加使用的方法生產(chǎn)，探討解決此問(wèn)題對(duì)脫硫石膏在紙面石膏板中的的應(yīng)用有深遠(yuǎn)的意義。
4 當(dāng)前存在的問(wèn)題
近年來(lái)，盡管我國(guó)脫硫石膏的利用途徑不斷拓寬、規(guī)模不斷擴(kuò)大、技術(shù)水平不斷提高，但隨著脫硫石膏產(chǎn)生量的逐年增大，綜合利用仍存在一些問(wèn)題。
(1)區(qū)域之間不平衡。
受地域資源差異和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平影響，不同地區(qū)脫硫石膏產(chǎn)生、堆存及綜合利用情況差異較大。北京、河北、珠三角及長(zhǎng)三角等地區(qū)脫硫石膏產(chǎn)生量小、綜合利用率高;而山西、內(nèi)蒙古等燃煤電廠集中的地區(qū)脫硫石膏產(chǎn)生量大、綜合利用率較低。
(2)品質(zhì)不穩(wěn)定。
盡管理論上脫硫石膏品質(zhì)要高于天然石膏，但由于我國(guó)部分燃煤電廠除塵脫硫裝置運(yùn)行
效率不高，加之電煤的來(lái)源不固定，導(dǎo)致脫硫石膏品質(zhì)不穩(wěn)定，品質(zhì)波動(dòng)較大，給下游利用企業(yè)
帶來(lái)困難。
(3)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善。
缺乏用于生產(chǎn)建材產(chǎn)品的脫硫石膏標(biāo)準(zhǔn)，不利于其在不同建材領(lǐng)域的應(yīng)用。另一方面缺乏脫硫石膏綜合利用產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，只能參照其他同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)認(rèn)可度低，造成其難以被大規(guī)模利用。
(4)天然石膏豐富，脫硫石膏產(chǎn)量大，分布廣。
由于當(dāng)前我國(guó)天然石膏開(kāi)采成本(包括資源成本和開(kāi)采成本)較低，且產(chǎn)量豐富，不利于脫硫石膏替代天然石膏應(yīng)用。同時(shí)脫硫石膏產(chǎn)量大，利用中存在一定的技術(shù)、產(chǎn)品不穩(wěn)定等問(wèn)題，石膏制品企業(yè)更愿意使用品質(zhì)穩(wěn)定的天然石膏。
(5)電力和建材部門(mén)之間缺乏溝通與合作。
脫硫石膏的主要用途是水泥、石膏板等建材生產(chǎn)，屬規(guī)模大、附加值低的行業(yè)，要實(shí)現(xiàn)較好的盈利，必須依靠大規(guī)模銷(xiāo)量，否則難以調(diào)動(dòng)企業(yè)積極性。目前，電力和建材部門(mén)缺乏溝通與合作，電廠因技術(shù)、煤種等種種原因不太重視脫硫石膏的質(zhì)量，建材部門(mén)因石膏質(zhì)量難以**，不敢依賴(lài)電廠的脫硫石膏。此外，有專(zhuān)家指出，由于天然石膏價(jià)格便宜，如果加工工廠與電廠的距離過(guò)遠(yuǎn)，脫硫石膏的價(jià)格優(yōu)勢(shì)將不復(fù)存在。而單獨(dú)的電廠脫硫石膏產(chǎn)量有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，電廠如果上設(shè)備對(duì)脫硫石膏進(jìn)行深加工將無(wú)利可圖。
5 建議
(1)健全標(biāo)準(zhǔn)體系
進(jìn)一步完善脫硫石膏綜合利用標(biāo)準(zhǔn)體系，加快脫硫石膏綜合利用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作。充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會(huì)、科研院所和專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)的作用，適時(shí)制修訂生產(chǎn)建材的脫硫石膏標(biāo)準(zhǔn)：加快脫硫石膏綜合利用相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)制修訂，推進(jìn)建立脫硫石膏綜合利用產(chǎn)品檢測(cè)中心;會(huì)同建設(shè)主管部門(mén)研究制定脫硫石膏綜合利用建材產(chǎn)品施工標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范;強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，引導(dǎo)建筑行業(yè)提高使用脫硫石膏綜合利用產(chǎn)品比重。
(2)加強(qiáng)技術(shù)改造
把脫硫石膏綜合利用列為企業(yè)技術(shù)改造項(xiàng)目重點(diǎn)支持范圍，加大中央和地方財(cái)政資金對(duì)其綜合利用技術(shù)改造支持力度，提升脫硫石膏綜合利用技術(shù)水平，加強(qiáng)脫硫裝置運(yùn)行的**性管理，強(qiáng)化脫硫系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，確保脫硫石膏品質(zhì)的穩(wěn)定性，為下游綜合利用提供保障。
(3)完善配套政策
首先，可以考慮出臺(tái)限制天然石膏開(kāi)采的政策法規(guī)。比如，可以較大幅度提高天然石膏資源稅，加大開(kāi)采成本。運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿促使企業(yè)加強(qiáng)脫硫石膏綜合利用，提高脫硫石膏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。其次，完善脫硫石膏綜合利用優(yōu)惠政策。在增值稅、所得稅、貼息貸款等方面進(jìn)一步細(xì)化，現(xiàn)有脫硫石膏綜合利用優(yōu)惠政策力度較小，如水泥產(chǎn)品享受增值稅即征即退的優(yōu)惠范圍僅限于“在生產(chǎn)原料中摻有不少于30%的煤矸石、石煤、粉煤灰、燒煤鍋爐的爐底渣及其他廢渣生產(chǎn)的水泥”，而脫硫石膏作為水泥調(diào)凝劑，其摻量只有3%~5%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到政策規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，不能享受
稅收優(yōu)惠政策。對(duì)于其他利用脫硫石膏生產(chǎn)的建材產(chǎn)品，也缺少相應(yīng)的政策支持。*后，制定脫硫石膏利用技術(shù)政策和指南。國(guó)家可以因地制宜，確定可行的技術(shù)路線、原則和方案。如在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、缺乏石膏資源的地區(qū)，優(yōu)先考慮生產(chǎn)紙面石膏板、石膏切塊、粉刷石膏等石膏建材制品：在水泥工業(yè)較發(fā)達(dá)地區(qū)，優(yōu)先考慮以脫硫石膏代替天然石膏作水泥調(diào)凝劑;在土地鹽堿化嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)區(qū)，優(yōu)先考慮用脫硫石膏改良土壤。
(4)加快先進(jìn)適用技術(shù)推廣應(yīng)用
鼓勵(lì)大摻量利用脫硫石膏技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，包括紙面石膏板、石膏基干混砂漿、石膏砌塊、石膏磚等。大力推進(jìn)脫硫石膏用作水泥緩凝劑，鼓勵(lì)脫硫石膏產(chǎn)生企業(yè)對(duì)石膏進(jìn)行預(yù)加工。支持改造現(xiàn)有水泥生產(chǎn)喂料系統(tǒng)，推進(jìn)水泥生產(chǎn)直接利用原狀散料脫硫石膏。加快脫硫石膏生產(chǎn)膠凝材料產(chǎn)業(yè)化，包括粉刷石膏、膩?zhàn)邮?、模具石膏和高?qiáng)石膏粉等。
(5)建立示范項(xiàng)目
可以考慮建立脫硫石膏綜合利用示范工程。針對(duì)脫硫石膏生產(chǎn)建材、土壤改良等大宗利用及高附加值改性技術(shù)，重點(diǎn)研發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，提升石膏產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平。環(huán)保專(zhuān)項(xiàng)資金應(yīng)對(duì)脫硫石膏綜合利用及其配套工程給予支持，重點(diǎn)扶持大宗量利用脫硫石膏生產(chǎn)水泥調(diào)凝劑和建筑石膏的示范項(xiàng)目，以點(diǎn)帶面，促進(jìn)脫硫石膏綜合利用產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展。
6 小結(jié)
由于歷史和具體國(guó)情等因素的影響.目前國(guó)內(nèi)利用脫硫石膏與發(fā)達(dá)國(guó)家相比雖有較大的差距，但隨著環(huán)保要求的日益提高、環(huán)保法制法規(guī)的逐步健全和加強(qiáng)，以及國(guó)家相關(guān)政策的傾斜支持，近年來(lái)，以石膏材料為代表的新型建筑材料、新型墻體材料及裝飾裝修材料在建筑領(lǐng)域中應(yīng)用量的高速增長(zhǎng)，脫硫石膏的資源化利用，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和較好的社會(huì)效益，既發(fā)展了經(jīng)濟(jì)、符合了環(huán)保、節(jié)約了資源，符合國(guó)家倡導(dǎo)的“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”、“建設(shè)節(jié)約社會(huì)”、“可持續(xù)發(fā)展”的方針政策，各相關(guān)部門(mén)、企業(yè)、研發(fā)單位應(yīng)拓寬思路，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，形成圍繞脫硫石膏資源化**應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈。在適宜的工藝及設(shè)備技術(shù)條件下，脫硫石膏將成為一種廉價(jià)的、優(yōu)質(zhì)的、高品位的石膏產(chǎn)制品生產(chǎn)的原材料，相信脫硫石膏的利用會(huì)有很好的前景，期待脫硫石膏輝煌的“明天”。
