近年來(lái)，隨著我國(guó)對(duì)大氣污染治理的不斷加強(qiáng)，對(duì)電廠燃煤煙氣中二氧化硫排放量的控制也越來(lái)越嚴(yán)格。按我國(guó)對(duì)電廠煙氣中二氧化硫排放的治理要求，新建電廠投產(chǎn)時(shí)必須達(dá)到二氧化硫排放的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2015年前將完成所有舊電廠煙氣的脫硫改造工程。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，對(duì)于60萬(wàn)千瓦的電廠，煙氣脫硫裝置產(chǎn)生的脫硫石膏每年達(dá)10萬(wàn)噸。若按我國(guó)目前國(guó)內(nèi)電廠的所有容量都進(jìn)行脫硫處理計(jì)算，每年將產(chǎn)生3000萬(wàn)噸的脫硫石膏。如何合理利用脫硫副產(chǎn)品，使其成為資源，并得到有效利用，將產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
由于我國(guó)在煙氣脫硫生產(chǎn)石膏技術(shù)的時(shí)間還較短，對(duì)脫硫石膏的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)認(rèn)識(shí)還剛起步，對(duì)脫硫石膏的性能、加工工藝與設(shè)備還未進(jìn)行系統(tǒng)的研究，脫硫石膏的物料輸送、粉塵處理、煅燒等處理工藝和采用的設(shè)備與天然石膏仍有較大差別。在物性方面，脫硫石膏與天然石膏也有不同之處，如脫硫石膏純度高、游離水分大、粒度細(xì)、粒徑分布均勻、級(jí)配較差和標(biāo)稠用水量大等。又因?yàn)檫@兩種石膏的來(lái)源不同，脫硫石膏中的主要雜質(zhì)是未反應(yīng)的碳酸鈣，同時(shí)還含有少量未氧化的亞硫酸鈣。在煙氣脫硫生產(chǎn)中，由于使用技術(shù)的差異、石灰石原料成份的不同和石灰石的細(xì)度不同等因素都會(huì)直接影響脫硫石膏的品質(zhì)。所以，在應(yīng)用和加工脫硫石膏時(shí)一定要結(jié)合具體實(shí)際，采用科學(xué)手段，并進(jìn)行深入的研究。經(jīng)過(guò)洗滌和過(guò)濾后的脫硫石膏中含游離水在10%～20％左右，顆粒細(xì)小且松散，顏色近乎白色略帶微黃，有時(shí)因脫硫操作不穩(wěn)定而帶入較多的煤灰等雜質(zhì)，顏色會(huì)發(fā)黑。較好脫硫石膏的白度超過(guò)80%以上。
1 脫硫石膏在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀
1. 1 國(guó)外脫硫石膏的應(yīng)用現(xiàn)狀
在國(guó)外，脫硫石膏早已得到廣泛應(yīng)用，用得最早且最好的是日本，其次是德國(guó)、法國(guó)、荷蘭等歐洲國(guó)家。日本從1977年開(kāi)始幾乎全部使用工業(yè)副產(chǎn)的石膏生產(chǎn)紙面石膏板和纖維石膏板，在水泥工業(yè)中用量也非常大。脫硫石膏幾乎100%得到了應(yīng)用，其中用于石膏板和水泥中的占總量的95％以上。德國(guó)每年約有150萬(wàn)噸以上的脫硫石膏用于生產(chǎn)粉刷石膏；英國(guó)、法國(guó)、荷蘭等國(guó)家也大量用于生產(chǎn)粉刷石膏、紙面石膏板、石膏砌塊、自流平石膏等石膏制品。
1. 2 國(guó)內(nèi)脫硫石膏的應(yīng)用現(xiàn)狀
同發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)對(duì)脫硫石膏應(yīng)用的認(rèn)識(shí)普遍不足，對(duì)脫硫石膏的性能、應(yīng)用技術(shù)的研究工作也剛起步。脫硫石膏的利用主要集中在重慶電廠、珞璜電廠、北京第一熱電廠、太原第一熱電廠、武漢華能陽(yáng)邏電廠等。這些廠不僅有效地解決了脫硫石膏的堆放問(wèn)題，而且因產(chǎn)品質(zhì)量好、價(jià)格低，在市場(chǎng)上很受歡迎。
山西太原第一熱電廠在電廠附近自建了一條脫硫石膏的綜合利用生產(chǎn)線，將該廠的脫硫石膏完全消化成石膏產(chǎn)品。一期工程于1998年正式投產(chǎn)，年處理脫硫石膏6萬(wàn)噸，生產(chǎn)的產(chǎn)品是水泥添加劑、半水石膏和粉刷石膏。
北京第一熱電廠的脫硫石膏也自行處理，脫硫石膏的綜合利用裝置和發(fā)電煙氣的脫硫裝置同時(shí)規(guī)劃、同時(shí)安裝和投產(chǎn)。脫硫石膏的綜合利用裝置采用德國(guó)的沙士基打設(shè)備生產(chǎn)石膏砌塊，其設(shè)計(jì)能力為38萬(wàn)m2/a。武漢華能陽(yáng)邏電廠與東北大學(xué)合作建成了年產(chǎn)10萬(wàn)噸建筑石膏粉的生產(chǎn)裝置，已成為華能公司的樣板工程，并于2007年10月建成投產(chǎn)。北京興達(dá)脫硫石膏有限公司與東北大學(xué)合作建設(shè)的年產(chǎn)5萬(wàn)噸建筑石膏粉生產(chǎn)線也已投產(chǎn)。
2 脫硫石膏的綜合利用
2. 1 脫硫石膏的綜合利用前景
脫硫石膏綜合利用的優(yōu)勢(shì)隨著新型墻體材料的發(fā)展和人們對(duì)石膏“綠色”性能的認(rèn)識(shí)的提高，使近年來(lái)的石膏建材發(fā)展較快，如紙面石膏板、石膏砌塊、粉刷石膏等產(chǎn)品都有了迅速增長(zhǎng)。如果國(guó)家出臺(tái)合理的政策導(dǎo)向，隨著脫硫石膏的利用領(lǐng)域的擴(kuò)展將進(jìn)一步加快石膏建材的發(fā)展速度。
�。�1）因脫硫石膏是工業(yè)副產(chǎn)的石膏資源，完全可以代替天然石膏使用，且石膏的質(zhì)量好、價(jià)格低，可有效降低石膏建材的生產(chǎn)成本，提高與同類產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和占有率，以培育石膏建材的市場(chǎng)。
�。�2）脫硫石膏的出現(xiàn)將改變?cè)惺噘Y源分布不均的格局。我國(guó)天然石膏的分布相對(duì)集中在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，而脫硫石膏資源卻主要分布在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大中城市。因此在很大程度上調(diào)整和均衡了石膏資源的分布格局，使石膏建材在較大范圍內(nèi)得以整體和平衡的發(fā)展。
�。�3）用脫硫石膏制成的水泥緩凝劑、石膏砌塊、建筑石膏粉及其制品與天然石膏的產(chǎn)品在性能上有很大的競(jìng)爭(zhēng)力。
2. 2 對(duì)脫硫石膏綜合利用的建議
�。�1）應(yīng)盡量做到自行消化或就近建廠。因?yàn)槭喈a(chǎn)品的價(jià)格和原材料成本都較低，需要盡量降低運(yùn)輸費(fèi)用，因此應(yīng)在電廠附近建廠。電廠自行建廠的好處是可以充分利用電廠低成本的電力和熱資源，以降低石膏產(chǎn)品的加工成本。還可以實(shí)現(xiàn)與粉煤灰等其他電廠廢料綜合利用。
�。�2）選擇產(chǎn)量大的石膏產(chǎn)品作為市場(chǎng)方向。目前，脫硫石膏綜合利用的主要產(chǎn)品市場(chǎng)是建筑石膏粉、水泥緩凝劑、石膏板和石膏砌塊等，我國(guó)現(xiàn)階段主要是作水泥緩凝劑、石膏板（包括各類墻板、裝飾板和保溫板）、石膏砌塊和粉刷石膏等。因此，將來(lái)大量產(chǎn)出的脫硫石膏的綜合利用也會(huì)集中在這幾個(gè)方面。
總之，脫硫石膏的綜合利用是利國(guó)利民、變廢為寶的好事，是國(guó)家扶持和積極鼓勵(lì)的項(xiàng)目。用脫硫石膏生產(chǎn)的建筑石膏產(chǎn)品和水泥緩凝劑，與天然石膏相比，其原料為工業(yè)廢棄物可不計(jì)成本，省去了石膏的破碎過(guò)程，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本低，且石膏的品位高，石膏產(chǎn)品的性能比天然石膏產(chǎn)品優(yōu)越或相當(dāng)，因此具有良好的市場(chǎng)竟?fàn)幜Α?BR>
3 脫硫石膏的煅燒工藝與設(shè)備
以脫硫石膏為原料，加工各種石膏制品都離不開(kāi)煅燒工藝。石膏石或石膏是以二水硫酸鈣形式存在，其分子式中有兩個(gè)結(jié)晶水。只有脫去一個(gè)半結(jié)晶水，生成半水硫酸鈣才有凝膠性質(zhì)，脫去結(jié)晶水的過(guò)程即為石膏的煅燒，經(jīng)煅燒后的建筑石膏粉可用于生產(chǎn)石膏板、石膏砌塊、石膏裝飾板等制品。
在20世紀(jì)的60年代，國(guó)外以傳統(tǒng)的間歇炒鍋和外燒式回轉(zhuǎn)窯作為煅燒石膏的基本設(shè)備，主要應(yīng)用于天然石膏的煅燒。80年代發(fā)展了氣流式快速煅燒工藝。90年代中期發(fā)展了彼得磨為主的快速煅燒設(shè)備，將干燥與煅燒、粉碎在同一設(shè)備中完成。同時(shí)發(fā)展了各種間歇式炒鍋、內(nèi)外燃回轉(zhuǎn)窯、沸騰式煅燒爐等煅燒設(shè)備，形成了多樣化和規(guī)模化。
我國(guó)在規(guī)模化現(xiàn)代化煅燒設(shè)備的研究方面還剛起步，很多企業(yè)都是采用傳統(tǒng)的煅燒天然石膏的設(shè)備向工業(yè)副產(chǎn)石膏方面改造過(guò)渡，國(guó)內(nèi)目前較先進(jìn)的脫硫石膏煅燒工藝是干燥加煅燒組合。
由于脫硫石膏含有10％左右的表面水，采用傳統(tǒng)煅燒方式難以生產(chǎn)出穩(wěn)定、高質(zhì)量的產(chǎn)品。針對(duì)脫硫石膏的特性，煅燒前應(yīng)對(duì)脫硫石膏進(jìn)行干燥，采用的干燥設(shè)備主要有回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)、氣流式干燥機(jī)和斯德快速干燥機(jī)。加熱方式分為蒸汽、燃煤、燃?xì)庖约皩?dǎo)熱油等。 煅燒方法主要有回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐、氣流煅燒，該工藝稱二步法。
由東北大學(xué)·遼寧東大粉體工程技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的斯德石膏煅燒爐是將干燥、煅燒、打散在同一臺(tái)設(shè)備中完成，稱一步法。該設(shè)備己在國(guó)內(nèi)投入應(yīng)用，是專門(mén)處理脫硫石膏的設(shè)備。
由于熱源不同，生產(chǎn)的制品也不同，選擇合適的煅燒工藝與設(shè)備對(duì)能耗、制品質(zhì)量和環(huán)保等有直接影響。以武漢華能電廠為例，該廠利用自產(chǎn)的280℃、1.7 MPa的蒸汽為熱源。全權(quán)采用的熱源方式，與東北大學(xué)·遼寧東大粉體工程技術(shù)有限公司合作制定了二步法煅燒工藝。采用斯德快速干燥對(duì)脫硫石膏進(jìn)行干燥，將表面水降低到1%以下，而成為松散均勻的二水石膏粉，然后采用內(nèi)置式流化床進(jìn)行煅燒生成半水石膏，該工藝已形成年產(chǎn)10萬(wàn)噸建筑石膏粉的規(guī)模，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)家建筑石膏標(biāo)準(zhǔn)要求的指標(biāo)。
4 結(jié)束語(yǔ)
由于脫硫石膏的綜合利用在國(guó)內(nèi)剛起步，必然會(huì)出現(xiàn)新的問(wèn)題，在生產(chǎn)工藝上不能完全照搬天然石膏的方法，需要開(kāi)發(fā)針對(duì)脫硫石膏特性的新方法、新工藝和新設(shè)備，因此應(yīng)該投入更多的精力在設(shè)備配套的研究上，還應(yīng)發(fā)展和制訂脫硫石膏綜合利用的系統(tǒng)解決方案。 |
