火電廠脫硫石膏的產(chǎn)生與利用現(xiàn)狀

趙龍廣　艾勇

【摘 要】隨著電力行業(yè)的發(fā)展，脫硫石膏的排放及危害現(xiàn)已成為日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，脫硫石膏的綜合高效利用顯得尤為迫切。本文從脫硫石膏的產(chǎn)生、堆存量、整體綜合利用等三個(gè)方面系統(tǒng)的分析了我國(guó)脫硫石膏方面的研究進(jìn)展。

【關(guān)鍵詞】脫硫石膏；綜合利用；特種建材；硫磺；環(huán)境問題

【Abstract】With the development of electric power industry， the dischargeof FGD gypsum has become serious environmental problems， the comprehensive utilization of FGD gypsum is particularly urgent.In this research， analysis the progress ofthe generation，storage，comprehensive utilizationof FGD gypsumin China.

【Key words】FGD gypsum； Comprehensive utilization； Building materials； Sulfur； Environmental problems

0 引言

近年來，隨著中國(guó)電力行業(yè)蓬勃發(fā)展，燃煤電廠產(chǎn)生了數(shù)量巨大的工業(yè)固體廢棄物-脫硫石膏[1]。僅2012年火電廠脫硫石膏產(chǎn)量就超過了7000萬噸，如此巨量的工業(yè)副產(chǎn)品的合理利用成為當(dāng)下的研究重點(diǎn)[2]。

國(guó)際上，A.Telesca利用40%的脫硫石膏、35%的氫氧化鈣和25%的粉煤灰制備了高活性的建筑膠凝材料[3]。G. Tzouvalas通過脫硫石膏代替天然石膏做水泥緩凝劑的實(shí)驗(yàn)[4]。在國(guó)內(nèi)，宋昊等人對(duì)脫硫石膏中不同離子含量對(duì)以脫硫石膏為原料制備紙面石膏的影響進(jìn)行了研究[5]。胡秀麗，鐘莎等學(xué)者也對(duì)脫硫石膏的在水泥緩凝劑、水泥建材、土壤調(diào)節(jié)劑方面進(jìn)行了綜合分析。經(jīng)過長(zhǎng)期研究并實(shí)踐，脫硫石膏在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了較好的資源轉(zhuǎn)化。

本文重點(diǎn)針對(duì)燃煤電力行業(yè)產(chǎn)生的脫硫石膏，綜合分析其產(chǎn)生和排放狀況、利用現(xiàn)狀與障礙，并提出了充分利用脫硫石膏資源且不產(chǎn)生二次廢渣的大規(guī)模資源化利用途徑。

1 脫硫石膏的產(chǎn)生與排放狀況

脫硫石膏是工業(yè)生產(chǎn)中煙氣脫硫產(chǎn)生的副產(chǎn)物，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新及火力發(fā)電量的增加，伴隨著嚴(yán)格的環(huán)保政策，我國(guó)脫硫石膏儲(chǔ)量、利用率呈現(xiàn)雙增長(zhǎng)。如表1 所示。

2 脫硫石膏的利用狀況

脫硫石膏主要利用在低附加值的水泥緩凝劑、生產(chǎn)建筑石膏及紙面石膏板，而高附加值的硫資源再提取、土壤調(diào)節(jié)劑利用則非常少。如圖1所示。脫硫石膏由低附加值向高附加值的再利用轉(zhuǎn)變是未來的發(fā)展方向。

2.1 脫硫石膏用于水泥緩凝劑

脫硫石膏作為水泥的緩凝劑，可以推遲水泥水化反應(yīng)，從而延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間，保證具有較長(zhǎng)時(shí)間的塑形，方便澆注，提高施工效率，同時(shí)對(duì)各項(xiàng)性能不會(huì)造成影響。傳統(tǒng)的水泥緩凝劑為天然石膏。由于近些年國(guó)家對(duì)天然石膏的開采限制并隨著脫硫石膏堆存量的增加，水泥行業(yè)逐步使用脫硫石膏制作的水泥緩凝劑。雖然脫硫石膏用作水泥緩凝劑附加值不高，摻入比例僅為4%，但卻不失為大規(guī)模處理脫硫石膏的主要途徑之一。

2.2 脫硫石膏用于建筑石膏及石膏制品

利用脫硫石膏制備建筑石膏，主要取決于脫硫石膏的純度和煅燒工藝。由于我國(guó)燃煤電廠的脫硫裝置大部分存在效率低、運(yùn)行不穩(wěn)定等問題，導(dǎo)致脫硫石膏純度不達(dá)標(biāo)、白度不夠、有害成份和未反應(yīng)的碳酸鈣超標(biāo)等。為了促使脫硫石膏能有效的利用在建筑石膏中，可以從脫硫石膏的氯鈉鉀離子脫除、雜質(zhì)脫除及均化、改性粉磨、煅燒設(shè)備改進(jìn)。改進(jìn)前后如表2所示。

2.3 脫硫石膏用于制造紙面石膏板

我國(guó)紙面石膏板的生產(chǎn)正以年20%左右的速度增長(zhǎng)。如果全部采用脫硫石膏，一年可消化約750萬噸，潛力巨大。但是由于脫硫石膏中存在著堿金屬影響紙與石膏的粘結(jié)并降低其強(qiáng)度。因此，利用脫硫石膏制備紙面石膏板需要通過特殊途徑將脫硫石膏內(nèi)部的鈉、鎂、鉀鹽控制在一定范圍才不至于影響紙面石膏板的質(zhì)量。

2.4 脫硫石膏制土壤調(diào)節(jié)劑

我國(guó)的鹽漬地面積約3460萬公頃，耕地鹽堿化760萬公頃。土地鹽堿化已成為重要的環(huán)境問題。我國(guó)學(xué)者秦萍，邵玉翠等分別利用脫硫石膏對(duì)鹽堿地進(jìn)行改良論證 ，效果明顯?？墒?，由于脫硫石膏成份的差異性，對(duì)不同鹽堿地改良并不存在普遍適用性，所以需要對(duì)試驗(yàn)田和脫硫石膏之間的匹配關(guān)系進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)才能實(shí)施，但脫硫石膏改良鹽堿地的利用是其資源化利用的一個(gè)重要途徑。

2.5 脫硫石膏化學(xué)分解制備水泥、硫酸

水泥作為最重要的建筑基礎(chǔ)材料，自20世紀(jì)50年代以來被廣泛引用。2003年，我國(guó)的水泥產(chǎn)量近20億噸，世界第一。傳統(tǒng)的水泥以天然石膏為原料，導(dǎo)致天然石膏資源消耗巨大。同時(shí)，我國(guó)又是一個(gè)硫資源缺乏的國(guó)家。國(guó)內(nèi)硫磺年產(chǎn)量?jī)H為1000多萬噸，每年還需從國(guó)外進(jìn)口約900萬噸。如果將脫硫石膏中的硫再利用，我國(guó)將可實(shí)現(xiàn)硫資源的自給自足。

將脫硫石膏、焦炭粘土按比例分別經(jīng)過烘干、生料匹配，在1350℃高溫回轉(zhuǎn)窯內(nèi)制備出水泥熟料，同時(shí)窯氣經(jīng)過吸收制備硫酸、硫磺等產(chǎn)品，再將制成的水泥熟料與脫硫石膏混合粉磨制成水泥。如圖3所示。利用此法，可有效改善我國(guó)硫、鈣資源缺乏局面，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

3 結(jié)論

脫硫石膏含有較豐富的硫、鈣等資源，其資源化利用應(yīng)在充分利用硫資源基礎(chǔ)上，還特別指出脫硫石膏作為特種建材、硫磺制備的工業(yè)原料是今后脫硫石膏的高效利用途徑。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部，2013.

[2]中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部，2013.

[3]A.Telesca，M.Marroccoli，D.Calabrese，G.Valenti. Flue gas desulfurization gypsum and coal fly ash as basic components of prefabricated building materials[J].Waste Management.2013， 33 ：628-633.

[4]G. Tzouvalas，G.Rantis，S. Tsimas.Alternative calcium-sulfate-bearing materials as cement retarders：Part II.FGD gypsum[J].Cement and Concrete Research.2004，34：2119-2125.

[5]宋昊，崔學(xué)坤.Na+、K+、Mg2+對(duì)紙面石膏板粘結(jié)性能的影響[J].建材世界，2016，37：30-32.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]