浅析脱硫石膏的综合利用

浅析脱硫石膏的综合利用

脱硫石膏得到有效利用是推动各电厂脱硫装置正常运行的前提条件。脱硫石膏可作为天然石膏替代品，用作水泥缓凝剂或用于制作石膏制品、改良土壤与路基回填等。从技术层面考虑，上述综合利用途径在国内外均有了一定实践经验，存在的技术难点也能得到较好的解决，从而为电厂烟气脱硫的实施提供了支持。

关键词电厂烟气脱硫脱硫石膏综合利用一、脱硫石膏的基本性能脱硫石膏外观特征

1.脱硫石膏的含水率

脱硫石膏含吸附水〔游离水〕约9－18 ％，电厂生产附着水也一

直处于变动之中甚至高于18 ％，附着水含量受电厂运行、燃煤含硫量、石灰石碳酸钙含量及脱硫设备等多种因素影响。

石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统中，石灰石浆液中的石

灰石粒度基本有两种： 250 目 90 ％通过及 325 目 90 ％通过 因此所产生的脱硫石膏颗粒也是很细的且比较集中。大都在 30 － 60 μm 之间。

由上图可以看出，脱硫石膏与天然石膏的晶型有明显的 不同。 天然石膏细粒较多， 粗细颗粒差别明显， 晶型呈板状， 晶体粗大， 不规则； 脱硫石膏颗粒比较均齐， 晶体成短柱状， 长径比较小，外观规整。

2. 脱硫石膏化学成份

3〕脱硫石膏与天然石膏颗粒形状显微观察

脱硫石膏电子图象 天然石膏电子图象

整体颗粒成分能谱定性分析主要元素有O、K、Al 、Si、S、Ca、Fe、Mg Cl 。

杂质多含Mg 、Al、Na、K、Fe、Si 和少量的氯元素。

可溶性杂质及其危害: Cl、Na、K 等影响与纸的粘结；Na、K 产生析晶使制品出现返霜现象。K、Na 可使制品出现返霜，影响石膏的凝结性能，因此，超量时须增设水洗、分级、中和等净化、脱水设施，对脱硫石膏进行净化处理。

不溶性杂质及其危害CaCO3 ，MgCO3 煅烧后产生CaO 、MgO ，使石膏碱度加大。在不利条件下会析出盐类，使制品出现返霜现象，影响产品外观和粘结；颗粒较小的Fe 和未完全燃烧的煤粉颗粒影响产品的白度和粘结性能。原矿带入的Si 将对设备产生磨损；有机质、粉尘等将使产品呈灰色影响外观。

二、我国脱硫石膏利用现状可作为建筑石膏（生产纸面石膏板和石膏砌块）、模具石膏和水泥缓凝剂等建材领域。其中：建筑石膏（可生产纸面石膏板和石膏切块）项目，对脱硫石膏消耗量大是其优势所在。

做纸面石膏板是大量综合利用脱硫石膏的最佳途径之一，但其投资金额，技术含量高。

石膏砌块是新型墙体材料，是国家环保政策鼓励的发展方向。我国石膏总量的4～7％用于制作石膏墙体，而其它发达国家石膏总量的45 ％制作石膏墙体。模具石膏，对电厂产生脱硫石膏的品质要

求较高，并且，耗用量一般不大，很难形成规模效应。

水泥缓凝剂，石膏添加量为水泥总量的3 ～5 ％，可消耗大量的脱硫石膏。脱硫石膏的主要成分是CaSO4 ·2H2O, 化

学成分和天然石膏相近似，是二水硫酸钙，有自身品位高、石膏制成品性能好的优点，而且对水泥性能不会造成不利的影响。脱硫石膏制水泥缓凝剂在国外和国内均有先例。该项目具有用量最大，相对投资较小的特点。

脱硫石膏经我国权威部门多次化验，证明其品位高、杂质少,不含对水泥性能有负影响的杂质,适宜替代天然石膏作水泥缓凝剂。与天然石膏相似，脱硫石膏能正常调节水泥凝结时间,掺入3％～5％的脱硫石膏，各品种的水泥凝结时间均能满足国家标准的要求。脱硫石膏中含有CaCO3 和少量可溶性盐,对促进水泥强度发展,激发混合材活性发挥是有利的。据有关资料显示，用脱硫石膏作缓凝剂的水泥强度与用天然石膏的水泥相当,部分品种水泥的强度有一定幅度的提高。同时，脱硫石膏中天然放射性符合我国建材安全性GB 6566 －2001 《建筑材料放射性核素限量》要求。

尽管烟气脱硫石膏是非常好的石膏原料，但它与天然石膏性能不同之处也有很多，利用它生产建材产品时，就要把握烟气脱硫石膏的本质特性，对工艺环节应进行优化调整，才能获得最优的产品性能。比如，通过制作成球状水泥缓凝剂来改变其流动性不好的特性，以适应水泥行业使用。

三、脱硫石膏综合利用的技术可行性分析

1. 脱硫石膏综合利用的基本工艺技术及优点替代天然石膏制备

建筑石膏粉用脱硫石膏制备建筑石膏的基本工艺技术路线为：上料→烘干→煅烧→成品包装用脱硫石膏替代天然石膏生产各种石膏建材，不仅可以减少天然石膏的消耗量，减少矿山开采带来的生态破坏等问题，还可形成脱硫石膏制品的新产业和新市场。

根据文献，烟气脱硫石膏与天然二水石膏的化学成分、矿物组成基本相似，主要矿物均为二水硫酸钙(CaSO4 ·2H2O) 。脱硫石膏的二水硫酸钙含量可达90% 左右(天然石膏为80% 左右) ，品位较高，用其制作的建筑石膏的性能一般优于以天然石膏为原料的产品。与天然石膏相比，脱硫石膏具有纯度高、粒度细、氯离子含量低等优点，具体体现为：

①降低料浆液固比在石膏生产线中，加入一定比例的脱硫石膏可降低料浆液固比，有利于减少干燥机的蒸发水量，提高石膏板产量。根据生产实践，每降低1% 的液固比，可降低1%~2% 的干燥

机能耗。

②增大料浆流动性

工艺配方相同的情况下，在天然石膏中添加一定比例的

脱硫石膏，可增加料浆的流动性，便于去除气泡，增加石膏板的整体性能和强度，避免边缘空心板的产生，提高产品质量。

③降低石膏板的重量添加一定比例的脱硫石膏，可使石膏的平均纯度提高，在不影响石膏板质量的前提下降低板重和耗材，减少石膏板破损率，降低成本。

④改善石膏板的质量

石膏粉的纯度、粒度、杂质(特别是Cl- 的含量)将影响石膏板的机械强度和干粘合。在天然石膏中添加一定比例的脱硫石膏能提高石膏板的机械强度、边缘硬度，增强纸面与石膏芯之间的干粘合，提高纸面石膏板的可加工性能及美观性能。

⑤革除破碎、球磨工序，减少对设备的磨损脱硫石膏本身是粉末，无需破碎和锤磨，因此可减少设备磨损，延长设备寿命，降低维修费用和能耗。

(2) 用作水泥缓凝剂研究表明，原状湿式脱硫石膏自然干燥或在140 ℃以下预烘干的脱硫石膏能够正常调节水泥的凝结时间，水泥性

能正常发挥，水泥强度、凝结时间及安定性等指标均达到国家

有关标准

从信阳金龙水泥厂、信阳天瑞水泥厂、驻马店豫南同力水泥厂等应用实践来看，水泥厂一般采用块状天然石膏作缓凝剂，其生产设备是为适应块状物料而设计的，因此使用脱硫石膏的水泥生产线需增加储存仓、带皮带秤(计量设备) 的

堆棚、配料库及喂料机等设备，并对投料口处的设备进行一定改造，或者使用造粒脱硫石膏，但可省去破碎工艺。此外不需其他工艺改变，因此从工艺技术角度而言不存在问题。

在水泥行业使用脱硫石膏的优点在于：

①纯度(CaSO4 ·2H2O) 高，二水硫酸钙的含量可调节，与天然石膏相比杂质少、品质高；