维普资讯 http://www.cqvip.com 中国资源综合利用●２００３／０８● 烟气脱硫石膏的综合利用 陈云嫩 （南方冶金学院，江西 赣州 ３４１００ｏ） 摘要：本文分析了烟气脱硫石膏的性能，介绍了脱硫石膏的利用情况和研究进展。如生产：１３石膏和 ０【石膏等作为建筑材料的工艺Ｅｌ臻成熟；生产水泥辅料己进入工业化；而利用脱硫石膏生产充填尾 砂的胶结剂已经完成试验阶段；脱硫石膏在农业上也有很广泛的用途。 关键词：脱硫石膏；建筑材料；水泥辅料；胶结剂；肥料 Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｌｕｅ Ｇａｓ Ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｈｅｎ Ｙｕｎｎｅｎ （Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ０ｌ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｇａｎｚｈｏｕ Ｊｉａｎｇｘｉ ３４１ ｏｏｏ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｆｌｕｅ ａｓｈ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｇｙｐｓｕｍ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｉｔｓ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ Ｂ—ｇｙｐｓｕｍ，仅一ｇｙＰ— ｓｕｍ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｓ ｂｅｉｎｇ ｍａｔｕｒｅ，ｍａｋｉｎｇ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ ｔｏ ｃｅｍｅｎｔ ｈａｓ ｂｅｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｉｔ ａｓ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｔｏ ｃｅｍｅｔ ｆｉｌｌｉｎｇ－ｔａｉｌｉｎｇｓ ｈａｓ ｐａｓｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔａｇｅ．Ｄｅｓｕｌ— ｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｇｙｐｓｕｍ ｈａｓ ｌｏｔｓ ｏｆ ｕｓｅｓ ｉｎ ａｇ ｃｕｌｔｕｒｅ ａｌｓｏ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｇｙｐｓｕｍ；ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｃｅｍｅｎｔ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｌ ｍａｔａｅｒｉａｌ；ｃｅｍｅｎｔ ａｇｅｎｔ，ｆｅｒ－ ｔｉ】ｉｚｅｔ 随着人们对烟气中ＳＯｚ以及素有“空中死神” 钙，其酸碱度与天然石膏相当。按照欧洲人的观 之称的酸雨严重污染环境及破坏生态的认 点，脱硫石膏是与天然石膏相同或等值的原料和 识的深入，湿式烟气脱硫技术也在不断地推广、 产品；从质量上看，脱硫石膏纯度较高、成分稳 改进和提高，由此产生了大量的脱硫副产物一石 定，如表ｌ所示。与天然石膏相比，其含水率较高、 膏。烟气脱硫副产物石膏的主要成分是结晶硫酸 粒度较小、成粉状、含水溶性盐类较少。 表１ 某厂脱硫石膏与天然石膏的组成成分对比 据统计，目前全世界脱硫石膏的年排放量约 １利用脱硫石膏生产建筑材料［】．２】 １．５亿ｔ，我国脱硫石膏的年排放量也超过 我国的天然石膏虽然蕴藏丰富，但品位普遍 １００万ｔ，并有逐年增长的势头。这不仅占用大量 不高，一般其纯度（含ＣａＳＯ ·２Ｈ２０）为７０％左右。 土地，而且严重地污染环境。从可持续发展的观 从表１中可以看出，脱硫石膏的品位已经超过了 点出发，这些工业废渣又是可利用的资源。从上 天然石膏。脱硫石膏经清洗、均化、除杂后，在不 世纪６Ｏ年代后期至今，不少国家都在致力于脱 同结晶条件下，可制得具有较高价值的Ｂ一半水石 硫石膏的资源化再生利用工作，在理论和实践上 膏和仅一半水石膏。 都取得了较大的成果。本文将从四个方面概述脱 １．１ 建筑石膏（Ｂ型石膏） 硫石膏综合利用的研究现状和最新进展。 建筑石膏是由二水脱硫石膏在不饱和水蒸 １９— 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国资源综合利用●２００３／０８● 汽的气氛中经回转窑燃烧脱水（１３０℃）、干燥、 水石膏作为缓凝剂计算，每年需使用２ ０００多万ｔ 粉磨制成。我国脱硫石膏经权威部门多次化验后 的石膏，而目前几乎１００％添加天然石膏。 认为：品位高、杂质少，尤其是可溶性杂质少（Ｃ１一、 日本的使用情况已证明了脱硫石膏用作水 Ｎａ＋Ｋ 的含量均不高于０．０１％），可以代替天然石 泥辅料在纯度、粒度、微量成分等性能上完全没 膏作建筑材料。试验表明，用脱硫石膏生产的建 有问题，在水泥行业中代替天然石膏完全具有可 筑石膏性能优异，强度比国家标准规定的优等品 行性。只是因为含水率比天然石膏大，故需要将 的强度值高４０％～４５％，是目前国内建筑石膏强 石膏投料口处的设备作一些调整，或者将原状脱 度最高的品种。生产电耗比天然石膏低４０％～ 硫石膏造粒，即先自然干燥，然后预热烘干，最后 ６０％，生产成本为天然石膏成本的７０％～８０％，彻 得粒状脱硫石膏。试验表明，这种造粒方式虽然 底改变了脱硫建筑石膏强度低于天然石膏的状 况，为脱硫石膏的大量应用奠定了坚实的基础。 １．２ 高强石膏（仅型石膏） 高强石膏是由二水脱硫石膏在饱和水蒸汽 的气氛中经密闭蒸压锅蒸炼脱水（１５０℃）、干 燥、粉磨形成的半水石膏。它具有晶型完整、晶粒 大、强度高等特点。欧洲的实践表明，由二水脱硫 石膏生产的仅型石膏可用于加工自流平石膏地 面；生产特种石膏可用在石膏板隔墙的嵌缝工程 中；它还可在建筑工程中作天花板，以改善隔热 保温、隔声性能，增进居住的舒适性。此外，仅型石 膏还能应用在机房或人流量大的公共建筑场所 作双层地板，这种地板的强度高。 １．３其它建筑材料制品 根据我国政府的墙改方针，粘土砖的使用即 将受到全面、严格的限制。２００３年全国将有１００ 多个城市彻底告别这种破坏耕地、污染环境、质 量较劣的建筑材料。而作为粘土砖的代用品，石 膏板、石膏砌块作隔墙材料的需求今后会大量增 加。经试验，石膏材料在低层建筑中可直接代替 水泥；它还特别适用于制作卫生盒子间、通风道 砌块；用纸面石膏板和纤维石膏可制作内隔墙和 顶棚。用加气石膏作地面垫层具有保温性能口］。 ２利用脱硫石膏生产水泥辅料 在水泥生产中，为了调节和控制水泥的凝结 时间，一般需掺人石膏作为缓凝剂；石膏还可促 进水泥中硅酸三钙和硅酸二钙矿物的水化，从而 提高水泥的早期强度以及平衡各龄期强度。据推 测，中国的石膏市场规模约为日本的２倍，仅次 于美国居世界第２位，就是因为石膏被大量用作 水泥产量居世界第一的水泥缓凝剂的结果 ］。目 前我国水泥产量已达４亿多ｔ／ａ，以掺人５％的二 ２０一 使得脱硫石膏的成本提高了５～１０元／ｔ，但此粒状 脱硫石膏能够正常调节水泥的凝结时间，水泥性 能正常发展，水泥强度、凝结时间等指标均达到 国家有关标准。 ３脱硫石膏在农业上的应用 ３．１ 肥料 硫是排在Ｎ、Ｐ、Ｋ之后的第４种植物营养元 素，其需要量与磷相当。由于我国农业生产密集， 加上氮肥施用的比例失调致使耕地严重缺硫。研 究发现高等植物吸收硫酸根形式的硫比吸收其 它形式的硫要快得多。用脱硫石膏制（ＮＨ ）２ｓＯ ， 是利用ＣａＣＯ 在氨溶液中的溶解度比ＣａＳＯ 小 得多，ＣａＳＯ 很容易转化为ＣａＣＯ 沉淀，溶液转化 为（ＮＨ．）２ＳＯ 溶液的原理。 （ＮＨ４）２ＣＯ３＋ＣａＳＯ４－－－￣ＣａＣＯ３＋（ＮＨ４）２ｓＯ４ 碳酸钙是制造水泥的原料，硫酸铵是肥效较 好的化肥，特别适合在我国北方碱性土壤中使 用。经过转化，可以将价值较低的碳酸铵转化为 价值较高的、营养成分较多的硫铵肥料。 钙是作物需要量仅次于硫的第五种营养元 素，它可以增强作物对病虫害的抵抗能力，使作 物茎叶粗壮、籽粒饱满。如花生需钙量仅次于钾， 增施钙肥可以显著提高花生的产量与品质。利用 脱硫石膏中的钙离子和土壤中游离的碳酸氢钠、 碳酸钠作用，生成碳酸氢钠和硫酸钠可以降低土 壤碱性，消除碳酸盐对作物的毒害，同时钙离子 可替代土壤胶体上的钠离子，补充活性钙，增强 土壤的抗碱能力。 ３．２改造苏打盐碱地 阳离子置换性能是土壤的重要特性，通常是 评价土壤保水保肥能力的指标。苏打盐碱地的许 多不良性质与其含有大量的置换性钠密切相关， 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国资源综合利用●２ＯＯ３／Ｏ８● 它能导致土壤性质不断恶化。脱硫石膏的加入可 脱硫石膏代替发热量高的水泥，不仅可以降低水 以使置换性钠降低，那是由于石膏中的Ｃａ 和 泥的水化热，降低充填体的绝热温升，还可以推 Ｍ 置换了土壤中鼍换性钠，同时，土壤强碱状况 迟水化热峰值出现的时间，从而防止温度裂缝的 也随之改变，从而为作物的正常生长提供比较好 产生，提高胶结料的后期强度。 的土壤环境。经印度科学家试验研究，在碱土中 ５ 结语 加入０．５％一１．Ｏ％的脱硫石膏，不仅使碱土中的小 随着工业技术的发展和人们环保意识的增 麦正常生长，而且增产增收；在不毛之地重盐碱 强，过去视为废弃物的烟气脱硫石膏正在越来越 土壤播种玉米，加入０．５％一１．Ｏ％的脱硫石膏后， 广泛地用作工业原料。目前利用脱硫石膏生产建 玉米长势喜人＿５］。 筑材料已形成一定规模，用作水泥辅料的生产也 ４利用脱硫石膏生产充填尾砂的胶结剂［６１ 进人工业化，而用作充填尾砂的胶结剂也具有一 胶结充填采矿法是一种经营费用较高的采 定的发展潜力。脱硫石膏的综合利用既有利于烟 矿工艺，其充填成本占采矿成本的１／３左右，充 气脱硫技术的推广应用，也有利于减少脱硫副产 填成本中充填胶凝材料水泥占８Ｏ％以上，昂贵的 物堆放所带来的二次污染及占地。因此，可以预 胶结充填成本，严重地制约了胶结充填采矿法的 料在不久的将来，脱硫石膏将被视为真正意义上 应用和发展。研制新的胶凝材料，在不降低充填 的工业原料。 体强度的情况下，替代部分或全部水泥，是充填 技术的主攻方向。 由于尾砂和棒磨砂中含有大量的潜在胶凝 参 考 文 献 ｌ 黄爪敏．烟气脱硫及脱硫石膏的应用研究．辽 宁建材，１９９９（２）：２６￣２７ 成分（Ａ１ ０３＋Ｆｅ ０３＋ＣａＯ），将脱硫石膏、火电厂废弃 ２李焕珍，徐玉佩，杨伟奇，等．脱硫石膏改良强 物、尾砂、棒磨砂按一定比例混合后，可得到与普 通硅酸盐水泥矿物组成相似的胶结材料。脱硫石 微粒析出的硅酸钙凝胶（ＣＳＩｑ）水化产物。水化硅酸 度苏打盐渍土效果的研究．生态学杂志．１９９９， １８（１１：２５—２９ 膏水化过程中，会生成大量溶解度低、并以胶体 ３ 李传炽．烟气脱硫技术及脱硫石膏的应用．新 型建筑材料，１９９９（９）：４４￣４６ 和中国脱硫石膏利用前景．新型建筑材料， 盐凝胶（ＣＳＩｑ）主要是由钙矾石、水化硅酸钙和水化 ４ 川崎重工业株式会社．日本脱硫石膏利用现状 铁酸钙凝胶、未水化的二水石膏组成，结构较致 密、均匀，并以此为结构骨架，相互交叉连接，从 粒子间存在范德华力和化学结合键，因此具有较 １９９９（１２）：３７￣４０ 建树资源化研究．重庆环境科学，２０００（１２）：２６￣ ２８ 而具有巨大的比表面积和刚性凝胶的特性。凝胶 ５ 彭志辉。季建新，林芳辉，等．烟气脱硫石膏及 高的强度。水化产物所包裹的未水化物质及二水 及棒磨砂的孔隙中，使其结构更为致密、均匀。而 石膏颗粒作为微集料填充于粗颗粒骨料一尾砂 ６ 陈云嫩，王海宁．烟气脱硫石膏的利用新途径． 矿业安全与环保，２００２，２９（３１：３４～３５ （责任编辑／徐惠彬） 且用含有大量氧化钙（或碳酸钙）、且发热量低的 苏北首家垃圾焚烧发电项目开工 日前，江苏省盐城市政府１Ｏ项实事工程之 省无锡市之后开工的省内第二家、苏北第一家垃 盐城垃圾焚烧发电项目，在盐都县新区热 圾焚烧发电项目。项目建成后。每日能处理垃圾 负荷中心开工奠基。这一大型市政项目实行民资 ８００吨，年发电量两亿度，年供热水能力２Ｏ万吨。 控股（８Ｏ％）、投资风险自负的新机制，盐城市和南 （环 网） 京的民营资本共投资２．５８亿元。该项目是继江苏 ２１—