脱硫石膏在建筑石膏上的应用工艺.doc

脱硫石膏（FGD）在建筑石膏上的应用工艺 贾兴福 长沙巨星轻质建材股份有限公司 湖南长沙 （410000）摘 要在2010年之后，我国每年将要排放近亿吨燃煤电厂烟气脱硫的副产品脱硫石膏；同时每年还要排放与脱硫石膏同属化学石膏的磷石膏4000多万吨；2007年我国天然石膏的产量为5000多万吨，这样即使全部化学石膏全部取代了天然石膏，仍可能有几千万吨的脱硫石膏和磷石膏无法利用。由此可见，如果不对化学石膏的处理技术加以创新、开拓新的用途，进行全面的综合利用，必定会造成二次污染。在发展循环经济、节能减排的政策推动下，脱硫石膏在纸面石膏板上的应用必然会超速发展，而本文就是针对对脱硫石膏在建筑石膏上的应用工艺进行分析。关键词：脱硫石膏 建筑石膏 工艺应用脱硫石膏的产生及现状节能减排是今后中国乃至整个世界走可持续发展之路必须实施的重要战略方针，也是为全人类营造健康和谐的生活环境所必须采取的重要措施。然而，由于能源结构不合理及新能源技术发展缓慢，我国目前的能源消费中69仍然是煤炭，并且我国煤炭资源的含硫量普遍较高，在燃烧过程中产生大量SO2，对大气环境造成严重威胁。据中国环境状况公报，2004年全国SO2 排放量为2 250万t，其中以煤炭为能源的火力发电厂SO2排放量约1 200万t，占全国SO2排放总量的53 ，由燃煤排放的二氧化硫造成的酸雨已影响到全国近万平方公里的面积，且还在扩大。目前，尽管我国十分注重水力、风力发电甚至核电的发展，但由于我国电力资源十分紧缺，不仅大多数已有的火力发电厂满负荷运行，而且仍不断有新建的火力发电厂投入使用。目前处理火电厂在发电过程中所产生的大量SO2就显得尤为迫切。在众多烟气脱硫工艺中，湿式石灰石一石膏法以其稳定、高效吸收、价廉、煤种适应范围宽，能较大幅度降低工程造价等优点，而成为目前世界上应用最成熟、最广泛的脱硫工艺。如图1所示。目前几乎所有的火力发电厂以及部分化工厂、钢铁厂、造纸厂等等都在使用烟气脱硫，我国因烟气脱硫产生的脱硫石膏每年近亿吨。 图1 脱硫石膏作为一种固体废物，会占用土地，使得土地不能作为其他用途；其次脱硫石膏中含有一定量的重金属和有害物质，如不加处理，可能随着雨水的冲刷进入底层，污染土地，甚至污染地下水，如不加正确的处理，石膏会成为电厂除粉煤大粪外的另一大固体废弃物，对电厂以及周边环境都将产生一定的影响，所以要采取措施，把脱硫石膏利用起来，将其变废为宝。国内对脱硫石膏的综合处理和应用已经起步，脱硫石膏的应用蕴藏着巨大的市场机遇，对于江苏、浙江、广东等天然石膏匮乏的地区，脱硫石膏的大量出现为以石膏为原材料的企业带来了商业机会。脱硫石膏可以用做制造石膏砌块、腻子石膏、模具石膏、纸面石膏板以及水泥等建材产品，但是目前能大量使用的限于制造纸面石膏板和作水泥缓凝剂。下面我主要就脱硫石膏在在建筑石膏上的应用工艺进行介绍。脱硫石膏的特性由于用天然石膏生产建筑石膏的现行工艺是采用对粉状物料的煅烧，天然石膏还必须经过破碎粉磨等工序；而脱硫石膏本身就是粉状的，因此用脱硫石膏生产建筑石膏的设备及工艺与天然石膏变化不大；但也并不能完全照搬，要根据脱硫石膏和天然石膏的不同特点区别对待；目前生产建筑石膏的设备主要有：连续炒锅、沸腾炉、流化床煅烧炉、回转窑、彼特磨等，总体来说都比较成熟。脱硫石膏与天然石膏的不同（1）原始物理状态不一样：天然石膏是粘合在一起的块状，而脱硫石膏以单独的结晶颗粒存在；脱硫石膏杂质与石膏之间的易磨性相差较大，天然石膏经过粉磨后的粗颗粒多为杂质，而脱硫石膏其颗粒多的却为石膏，细颗粒为杂质，其特征与天然石膏正好相反；（2）颗粒大小与级配：烟气脱硫石膏的颗粒大小较为平均其分布带很窄，高细度（200目以上）、颗粒主要集中在30-60m之间，级配远远差于天然石膏磨细后的石膏粉。因此，现有的以天然石膏为原料的熟石膏的煅烧设备和生产工艺并不能完全照搬，要采用针对化学石膏设计的生产工艺和设备；比如，脱硫石膏不适合流态化煅烧设备，因为它粒径太小，还未烧就很容易被吹出来了；还如，用天然石膏生产高强石膏的蒸压釜，脱硫石膏就无法直接放入蒸压；另外脱硫石膏粒径分布非常狭窄，加工成熟石膏粉后，必须要对其进行粉磨改性、产生级差，才能使其具有更好的凝结强度；而在粉磨改性中，碾压力形成级差产生的改性效果不好，而劈裂力形成的效果最好，碰撞力次之；因此，改性磨的选择要注意它的力学特点。（3）高含水量，一般脱硫石膏的含水量在15%左右,因此其流动性差，易粘壁。只适合皮带输送。（4）杂质成分上的差异，导致其脱水特性、易磨性及煅烧后的熟石膏粉在力学性能、流变性能等宏观特征上的不同。脱硫石膏煅烧后产生的建筑石膏流动性比天然石膏流动性要好很多。天然石膏杂质含量较多，二氧化硅，钠盐，钾盐等有害物质对脱硫石膏的利用也是一个障碍。如表1所示，脱石膏石膏成分与天然石膏公演成分的对比。 表1（5）脱硫石膏的产出在全国分布比较均匀，特别是石膏产品大量消费地的东部发达地区脱硫石膏的产量也很大，而且脱硫石膏的品位又很高，一般都在90%以上；这样就弥补了我国高品位的天然石膏储量小、产量低、其产品远离消费地的重大缺陷。用脱硫石膏进行生产建筑石膏的设备及工艺（如图2所示） 图21、脱硫石膏在生产过程中不同的厂家（主要是电厂），在原料的选择及生产过程中的控制都有很大差别，因此生产出来的脱硫石膏的品性都有区别。而在生产纸面石膏板的过程中，对建筑石膏的要求是比较严格的；比如氯、钠、钾离子等的含量必须控制在一定范围之内，否则会对纸面石膏板的质量产生重大影响。这就要求在生产建筑石膏的过程中要对各个厂家的脱硫石膏进行检验，然后按比例进行均化。这就要求建筑石膏粉生产工厂必须要建立均化库，保证获得连续均匀的原料。2、一般建筑石膏生产厂家所用的脱硫石膏都是由电厂通过汽车或者其他途径运输到厂的，所以在运输过程中车上会有砖块，石子，以及在脱硫石膏生产过程中设备更换下来的零配件等等；而且由于脱硫石膏本身自由分含量在10-15%之间，因此石膏本身易粘连在设备上，造成生产不能连续运行，这样就会给产品的质量带来不利影响。因此我们在设备的选择上要针对这些情形重点进行筛分。给料仓为了能使脱硫石膏下料顺畅必须加塑料板、加搅拌齿等；为了除去脱硫石膏中的铁制品我们在上料皮带上面必须加除铁器，加振动筛就是为了除去脱硫石膏中的杂物。3、脱硫石膏的煅烧：这是生产建筑石膏最重要的一个环节。首先要保证稳定的热量供给；其次要确保脱硫石膏投料均匀稳定，因此我们这里要设置皮带称；在脱硫石膏煅烧过程中石膏所含自由水、1.5个结晶水都是通过热风系统排出的。在设备运行过程中，为了避免冷风通过进料系统进入煅烧设备，必须在皮带称下料过程中要设置锁风卸料阀，因脱硫石膏的特性对锁风卸料阀也有特殊要求（也就是确保卸料阀具有自清洁功能），如图3所示。进料后由双轴螺旋输送进入煅烧设备，因双轴螺旋设备有自清洁功能，可使脱硫石膏剥离叶片达到顺利输送的目的。石膏的煅烧可以采用回转窑、炒锅、彼特磨、沸腾炉等设备，热量的供给形式有蒸汽、导热油、热风等。不过使用这些设备都必须要对热风系统中的建筑石膏进行回收。因此除尘器在煅烧系统中是必不可少的。 图34、煅烧出来的石膏粉出料温度一般都在140度左右，温度比较高、流动性较好。因此在输送设备的选择上必须考虑设备的密封问题，稍不注意就会在生产过程中车间粉尘满天飞，造成粉尘污染。140度左右的石膏粉出料后在输送过程中也会发生煅烧，一般认为结晶水会在80度左右温度开始失去，因此我们有必要对高温粉进行冷却。冷却器的形式也不一而足，一般是多管回转式风冷冷却器，也有水冷的，但要确保把密封搞好。5、为了改善建筑石膏粉的颗粒级配及必性，必须要选择改性磨。前面提到过在粉磨改性中，碾压力形成级差产生的改性效果不好，而劈裂力形成的效果最好，碰撞力次之。所以在选择磨的时候必须要进行全面考虑。只有选好了设备才能生产出高质量的建筑石膏粉。脱硫石膏经粉磨后相组成基本没有变化，而工艺数据变化较大能达到与天然石膏基本一致。如表2所示。 表2结束语脱硫石膏的综合利用在为企业带来经济效益的同时，也为社会创造了良好的环境效益。近年来，人们环保意识的不断增强在很大程度上促进了脱硫石膏在我国的资源化应用，但是我国对脱硫石膏的应用研究刚刚开始，为更好地贯彻可持续发展战略，节能利废和保护环境，相关部门应该制定措施确保脱硫石膏的资源化高效利用。对合理利用脱硫石膏等工业废弃物的企业给予一定的减税措施，则可以更好地促进脱硫石膏副产品的推广利用。参考文献1成先红，张梅。脱硫石膏在我国推广应用的和市场前景分析。矿冶，1999，8（4）；69-722王娟，张慧明。中国电力工业烟气脱硫石膏的现状及发展趋势，环境污染治理技术与设备，2004，5（6）12-163杨得山译，法国石膏工业协会著，石膏 物理-化学 生产-应用，1987，1（1）155-1894陈燕，岳文海，董若兰主编。石膏建筑材料。2003，3（1）34-53Gypsum (FGD) in the production of gypsum plaster board and study the application of technology Xingfu-Jia changsha JUXING light building materials co.,ltdAbstractAfter 2010, Chinas annual emissions of nearly million tons of coal will power plant flue gas desulfurization by-products - gypsum; the same time each year to belong to the same chemical emissions and gypsum plaster cast more than 4,000 tons of phosphorus; natural gypsum in China in 2007production was 5,000 tons, so even if all chemical gypsum replace all the natural gypsum, may still be thousands of tons of gypsum and gypsum can not be used.Thus, if not chemical gypsum processing technology to create and open new applications, comprehensive utilization, will cause secondary pollution.In the development of circular economy, policies to promote energy saving, the gypsum plaster board in the