火電廠脫硫石膏的產生與利用現狀

趙龍廣　艾勇

【摘 要】隨著電力行業的發展，脫硫石膏的排放及危害現已成為日益嚴重的環境問題，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生、堆存量、整體綜合利用等三個方面系統的分析了我國脫硫石膏方面的研究進展。

【關鍵詞】脫硫石膏；綜合利用；特種建材；硫磺；環境問題

【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，隨著中國電力行業蓬勃發展，燃煤電廠產生了數量巨大的工業固體廢棄物-脫硫石膏[1]。僅2012年火電廠脫硫石膏產量就超過了7000萬噸，如此巨量的工業副產品的合理利用成為當下的研究重點[2]。

國際上，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驗[4]。在國內，宋昊等人對脫硫石膏中不同離子含量對以脫硫石膏為原料制備紙面石膏的影響進行了研究[5]。胡秀麗，鐘莎等學者也對脫硫石膏的在水泥緩凝劑、水泥建材、土壤調節劑方面進行了綜合分析。經過長期研究并實踐，脫硫石膏在一定范圍內實現了較好的資源轉化。

本文重點針對燃煤電力行業產生的脫硫石膏，綜合分析其產生和排放狀況、利用現狀與障礙，并提出了充分利用脫硫石膏資源且不產生二次廢渣的大規模資源化利用途徑。

1 脫硫石膏的產生與排放狀況

脫硫石膏是工業生產中煙氣脫硫產生的副產物，隨著技術的不斷創新及火力發電量的增加，伴隨著嚴格的環保政策，我國脫硫石膏儲量、利用率呈現雙增長。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、土壤調節劑利用則非常少。如圖1所示。脫硫石膏由低附加值向高附加值的再利用轉變是未來的發展方向。

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，從而延長凝結時間，保證具有較長時間的塑形，方便澆注，提高施工效率，同時對各項性能不會造成影響。傳統的水泥緩凝劑為天然石膏。由于近些年國家對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。由于我國燃煤電廠的脫硫裝置大部分存在效率低、運行不穩定等問題，導致脫硫石膏純度不達標、白度不夠、有害成份和未反應的碳酸鈣超標等。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、雜質脫除及均化、改性粉磨、煅燒設備改進。改進前后如表2所示。

2.3 脫硫石膏用于制造紙面石膏板

我國紙面石膏板的生產正以年20%左右的速度增長。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并降低其強度。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量。

2.4 脫硫石膏制土壤調節劑

我國的鹽漬地面積約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境問題。我國學者秦萍，邵玉翠等分別利用脫硫石膏對鹽堿地進行改良論證 ，效果明顯。可是，由于脫硫石膏成份的差異性，對不同鹽堿地改良并不存在普遍適用性，所以需要對試驗田和脫硫石膏之間的匹配關系進行大量實驗才能實施，但脫硫石膏改良鹽堿地的利用是其資源化利用的一個重要途徑。

2.5 脫硫石膏化學分解制備水泥、硫酸

水泥作為最重要的建筑基礎材料，自20世紀50年代以來被廣泛引用。2003年，我國的水泥產量近20億噸，世界第一。傳統的水泥以天然石膏為原料，導致天然石膏資源消耗巨大。同時，我國又是一個硫資源缺乏的國家。國內硫磺年產量僅為1000多萬噸，每年還需從國外進口約900萬噸。如果將脫硫石膏中的硫再利用，我國將可實現硫資源的自給自足。

將脫硫石膏、焦炭粘土按比例分別經過烘干、生料匹配，在1350℃高溫回轉窯內制備出水泥熟料，同時窯氣經過吸收制備硫酸、硫磺等產品，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，可有效改善我國硫、鈣資源缺乏局面，實現經濟效益、環境效益和社會效益。

3 結論

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

【參考文獻】

[1]中華人民共和國工業和信息化部，2013.

[2]中華人民共和國環境保護部，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，崔學坤.Na+、K+、Mg2+對紙面石膏板粘結性能的影響[J].建材世界，2016，37：30-32.

[責任編輯：朱麗娜]