我国石膏工业的现状及发展走向.doc

我国石膏工业的现状及发展走向行业现状1、石膏矿山。60年代末、70年代初，由于新型建筑材料的引进和发展，国家十分重视石膏工业的基础石膏矿山的建设，大量投资，南京石膏矿、大汶口石膏矿、平邑石膏矿、大为石膏矿、荆门石膏矿、灵石石膏矿等大中型石膏矿山陆续建成投产。这批石膏矿山规模较大，机械化程度较高，承担了我国石膏矿石生产总量的40左右。1995年全国石膏产量1780万吨， 2000年约1800万吨。但与国外工业国家相比，有很大差距。由于管理问题、未开发深加工产品、市场竞争及机制等原因，矿山效益不好，甚至破产。随着国企改革、机制转换、资产重组及新品开发等一系列变革之后，石膏矿山有望获得发展。2、建筑石膏。生产规模从年产几千吨到1020万吨的大型自动化程度较高的生产线，从简单的半水石膏到几十种不同性能、多种用途的石膏胶结料。目前，已能生产部分取代进口的模型石膏粉、自流平材料、黏结剂等高档材料，国产粉刷石膏已在北京、上海等地得到推广应用。建筑石膏粉的产品质量有很大的提高，建筑石膏、模型石膏的国家或行业标准制定并进行了多次修订。生产工艺由早期的先烧（脱水）后磨工艺发展到先磨后烧及脱水粉磨一体化的新工艺，生产设备也由土炒锅、小回转窑发展到大型的脱水粉磨一体化的立式磨，水泥生产中先进的旋风预热器在山东省泰和集团得到了很好的应用，节能、高效的自磨机、立式细磨机及油锅炉等先进设备也在一些企业推广应用。3、纸面石膏板。2000年，纸面石膏生产能力已突破1亿平方米。据不完全统计，加上外资或合资企业纸面石膏板总生产能力将达到4亿平方米。产品质量提高，品种和功能增多，已逐步开拓国内市场，并批量出口。纸面石膏板的成本大幅下降，纸面和石膏板的复合应用技术有了很大的进步，市场竞争能力和占有率大大提高。4、石膏砌块、条板等新型墙体材料。目前国内既有台年产1万平方米砌块的土设备，也有引进和国产年产2060万平方米的机械化生产线。据了解，仅山东省就已经建成或准备建立2060万平方米的砌块生产线46条，临沂红日化工集团上报了引进现代化石膏砌块生产线的项目，泰安、济南、青岛等地都有一批不同规模的砌块生产线，并且将以磷石膏为主要原料。因此，山东省不仅是我国纸面石膏板生产的大户，也是石膏砌块等新型墙体的重要生产基地。此外，江苏、湖北、四川、山西及两广各省市石膏砌块和条板均有一定的发展，预计2010年国内总产量约为2000万平方米。5、石膏装饰材料。石膏装饰材料品种繁多、五光十色、量大面广。广东广得石膏公司、株州台联企业联合总公司、北京、上海、大连及国内不少大中城市或乡村都能生产开发出各式各样的石膏装饰材料。经过多年的改进、创新，各种高强、防潮、防火又具有环保功能的石膏装饰板、石膏线条、灯盘、门柱、门窗拱眉等装饰制品不断涌现。此外，具有吸音、防辐射、防火功能的石膏装饰板正在或将要被推广应用。预计2010年石膏装饰材料的总产量将在30万吨左右。6、硬石膏。我国硬石膏资源非常丰富，远景地质储量上千亿吨，但过去开采利用不多。以南京石膏矿为代表的单一硬石膏矿床开发30年来，硬石膏的开发利用有了很大的发展。初期同二水石膏一样，仅作为水泥的缓凝剂。伴随着水泥工业的发展，由于天然的和化学的二水石膏的竞争，矿山的产值与效益很低，仅在华东、东北及西南等缺膏地区或交通不便地区得到开发应用。近30年来，硬石膏在混凝土膨胀剂和特种水泥、硬石膏胶结料及制品等方面的应用有了很大的发展。最近，湖北大冶灵乡红星石膏矿建成投产。该矿的硬石膏品位多在90以上，有1/3在95以上，白度90以上，是国内也可能是世界上最好的硬石膏矿石。它可以生产白度很好的面层粉刷硬石膏、自流平材料、嵌缝联接材料及一系列装饰、装修材料和墙体；可以生产优质高效混凝土膨胀剂和白水泥；是家禽、家畜、水产饲料良好的添加剂，同时又是食用菌、大豆、油菜、水果等农作物的重要培养基；磨细硬石膏可以代替煅烧石膏点豆腐；经过超细、提纯之后，特别是双90（2微米颗粒含量90、白度90）的优质产品，可代替轻钙、煅烧高岭土、立德粉及部分钛白粉用作橡胶、塑料、涂料（包括油漆）及造纸的功能型填料。7、化学石膏。化学石膏是人类在生产和环境治理过程中排放出来的废弃物，主要有：生产磷肥时排除的磷石膏，生产氟酸过程中排出的氟石膏，生产柠檬酸当中排放的柠檬石膏，制造食盐时副产的盐田石膏，治理烟气中的有毒气体二氧化硫而排出的脱硫石膏等。山东省无棣、枣庄、青岛及四川、贵州等地建立了多套用化学石膏生产硫酸、副产水泥的装置，原化工部计划在全国推广100套“四、六工程”设置（年产4万吨硫酸，副产6万吨水泥）。铜化集团引进澳大利亚的技术和装备，安装了一条年处理30万吨磷石膏生产线，处理好的磷石膏供给芜湖、上海等地纸面石膏板厂，部分生产建筑石膏和制品，部分用作水泥缓凝剂及高水剂充填材料。重庆珞璜电厂引进一套日本的烟气脱硫装置，年排出脱硫石膏30万吨，成为该地区建筑石膏粉、石膏砌块、条板及石膏装饰制品的主要原料（北京热电厂也安装了一套脱硫装置）；山东红日化工集团研究成功用磷石膏配本地丰富的煤矸石废渣生产烧结砖。山东泰和集团在纸面石膏板中渗入30的脱水磷石膏，在面纸中也掺入少量的磷石膏，在保证质量的前提下，降低了成本，为企业和社会带来了很好的效益。石膏高新技术产品新动向1、超细、提纯、改性的无水硫酸钙。目前，国内已有专家将二水石膏经过脱水、超细、提纯和改性等一系列加工后，制造成一种称为凯色粉的高档产品。它可以取代立德粉、超细的锻烧高岭土、滑石、重质碳酸钙（或轻钙），可以代替部分钛白粉用作橡胶、塑料、涂料中的填料。由于加工后的无水硫酸钙与有机材料亲合力强，可以大量掺入，掺入量为重钙或轻钙掺入量的2倍以上，制品的强度、刚性、表面硬度、耐酸性、耐侯性、热稳定性均有所提高，而每吨制品的成本却下降了200多元。根据他们的成果，在山西晋城已建成加工厂进行批量生产。凯色粉已在江苏、上海、海南等地推广应用。根据实验资料，石膏专业委员会专家组准备在湖北大冶灵乡用优质硬石膏加工微米级硫酸钙，用于橡胶、塑料及涂料中，与凯色粉一样将得到很好的应用。而优制硬石膏无需煅烧，又可以简化一些加工工艺，节省能源，降低成本，提高产品的市场竞争能力，有望大量发展。2、石膏晶须（纤维硫酸钙）。90年代初，上海建筑科学院就研制成高长径比的石膏晶须（可达100），采用水热法蒸压工艺，但仅仅是实验室结果，没能坚持下去，当时也不太了解它的作用和重要性。之后，东北大学和沈阳昂立新材料公司用水热法制造出长径比为20左右的石膏晶须，用作尼龙的增强材料，取得一定成果，并建立了一条年产600吨的生产线。武工大也研究出制造石膏晶须的专利技术。山西、咸阳有些专家也进行了研究。在南京、山东，用常压溶解重结晶的原理，以化学石膏、天然二水石膏试验，制造了一些二水纤维硫酸钙，因工艺、设备不完善，纤维的长径比仅2030，多为纤维束，还实验了几种干燥、脱水的方法，目前尚未找到完善的工艺和设备。用这些纤维硫酸钙在造纸厂做试验也未获得满意的结果。根据有关资料介绍：国际上石膏晶须的商品名称为“ONODAGPF”，基本上用水热法制造，有半水和无水几种。石膏晶须主要用于树脂、橡胶、涂料、造纸中的增强剂或功能型填料，又可以用于摩擦材料、建筑材料、密封材料、保温及阻燃材料等。石膏晶须具有优良的性能，作为增强剂可提高制品强度30左右。目前国际市场上的价格为每吨3万元。我们预测的价格每吨不到1万元。石膏晶须是一种对人体无害或危害极小的矿物纤维，国内仅有一家试生产，市场基本上是一片空白，大多数人还不了解、不会用，总以为价格比一般填料高而不敢用。其实，石膏晶须（纤维硫酸钙）是一种性能优良、价格低廉（比碳化硅、二氧化钛等纤维低好多），也是绿色环保材料，应该大力发展。3、轻质、高强、耐水、保温的石膏复合墙体。长期以来，国内不少单位开发了一些石膏复合墙体，如轻钢龙骨纸面石膏板夹岩棉复合墙体、纤维石膏板或石膏刨花板等与龙骨的复合墙体，加气（或发泡）石膏保温板或砌块复合墙体，石膏与聚苯泡沫板、稻草板、蜂窝纸芯、麦秸芯板等复合的大板等。特别是纤维增强低硷度水泥（GRC板）或硬石膏水泥压力板与各种有机、无机芯材复合墙体，既可以做内墙也可以做外墙。有条件的地区和工厂，可与建筑设计、施工及建设单位密切配合，组织生产各种装配式石膏复合墙板、屋面乃至包括门窗的盒子间。这种工厂化生产建筑物各种组件，而后现场装配，可提高建筑速度和质量，降低造价，减轻工人的劳动强度和环境污染，是新型建材的发展方向。磷石膏综合利用的现状和研究进展 来源: 责任编辑:lzd 发表时间:2005-11-21 阅览 274 次 磷石膏是湿法磷酸生产过程中排放的工业废渣。其主要成分是二水硫酸钙，此外，还含有少量未分解的磷矿粉，未洗涤干净的磷酸、磷酸铁、磷酸铝和氟硅酸盐等杂质。通常每生产1t 磷酸约排放5t 左右的磷石膏。目前全世界磷石膏的年排放量非常可观，在150Mt以上。我国磷石膏的年排放量也达到了20Mt。这不仅占据了大量土地，而且还污染了环境。磷石膏综合利用工艺研究，一直是国内外环保领域的重要课题。长期来，人们都致力于研究磷石膏的有效利用。1 作水泥缓凝剂水泥生产中需要大量的石膏作为延长凝固时间的缓凝剂。目前我国水泥行业中所用的缓凝剂大部分为天然石膏，年耗量约20Mt/a。磷石膏一般呈酸性，还含有水溶性五氧化二磷和氟，不能直接作水泥缓凝剂使用，需要经过预处理，去除杂质或改性。磷石膏制水泥缓凝剂的工艺主要是洗涤去除杂质或经过改性处理。预处理可采用水洗法，先将磷石膏加水调成含5%的固体浆料，再经真空过滤即可除去可溶性磷酸盐；也可采用中和法，用石灰（或消石灰）将可溶性磷酸盐转变为不溶性的磷酸钙，再进行干燥，焙烧碾磨后加水造粒，使之成为10-30mm粒度的产品。杭州水泥厂、南京江南水泥厂、马鞍山水泥厂、上海水泥厂等企业都做过用磷石膏代替天然石膏作水泥缓凝剂的试验。试验表明，用经过预处理的磷石膏代替天然石膏作水泥缓凝剂，不但不会降低水泥强度，而且使水泥的后期强度比天然石膏还高，且能降低生产水泥的成本。据报道，1999年8月安徽省铜陵化学工业集团100t/a利用磷石膏生产水泥缓凝剂的工艺生产线建成投产，产品的初凝、终凝、抗折、抗压强度均达到了国家标准要求。另外，陕西华县化工建材厂也建成了30t/a的水泥缓凝剂生产装置。2.作石膏建筑材料磷石膏中的二水硫酸钙必须转变成半水磷酸钙才可用于作石膏建筑材料。半水石膏有和2种。前者称为高强石膏，后者称为熟石膏。通常-半水石膏结晶粗大、整齐、致密，有一定的结晶形状；-半水石膏晶体细小，体积松大。它的粉料加水调和可塑制成各种形状，不久就硬化成二水石膏。利用这一性质可将石膏加工成天花板、外墙的内部隔热板、石膏覆面板及花饰等各种建筑材料。以-半水石膏为原料，可生产石膏板等石膏制品。由磷石膏制取半水石膏的工艺流程大体上分2类，一类是利用高压釜法将换成半水石膏（-半水物），另一类是利用烘烤法使二水石膏脱水成半水石膏（-半水物）。南京化学工业公司磷肥厂与上海建筑科学研究所合作制取的-半水石膏，其抗拉强度达40MPa，比-半水石膏纯净。南京大厂镇建材厂利用南京化学工业公司磷肥厂的副产物磷石膏生产-半水石膏，产品质量已超过二级建筑石膏的标准，并已大批量投入预制空心板的生产。安徽省铜陵化学工业集团与澳大利亚博罗公司合作，利用磷石膏研制成优质石膏板材，该产品畅销海外。3.制硫酸钾用磷石膏制硫酸钾有一步法和二步法。一步法的副产物为氯化钙，难以处理，所以其应用前景不被看好。二步法的副产物为氯化铵和碳酸钙，前者可作肥料，后者可用于制水泥。具体的工艺过程：磷石膏先经漂洗去除部分杂质，使CaSO42H2O的质量分数从87%左右提高到92%-94%。然后，磷石膏进入反应器（1）与碳酸氢铵反应生成硫酸铵和碳酸钙，并排出CO2,由此制得的副产品碳酸钙可直接用作水泥原料。另外，因反应是在低温下进行，氨不挥发，所以CO2气较纯，可用于制液体CO2 。反应（1）的料浆经分离、洗涤得到的硫酸铵溶液进入反应器（2）与氯化钾反应生成硫酸钾和氯化铵。反应时加入某种无毒、无害、低沸点的有机溶剂，可降低硫酸钾在体系中的溶解度，提高其收率。分离出的硫酸钾经洗涤、干燥得产品硫酸钾；滤液经蒸发、分离得副产品氯化铵，有机溶剂返回系统，循环使用。磷石膏利用率65%-70%。据报导，湖南化工研究院开发成功1 kt/a铵法处理磷石膏制硫酸钾中试项目。该项目氮、钾回收率分别达到94.3% 和99.6%，氯化钾到硫酸钾的转化率为77.4%。按中试结果计算，建成10 kt/a硫酸钾的生产装置，可实现产值3300万元，利税500万元，经济效益较为显著。4.制硫酸联产水泥将磷酸装置排出的质量合格的二水石膏（如果质量不合格，要设置磷石膏再次洗涤）经脱水成为无水石膏或半水石膏，再添加焦炭、辅助原料等进行配料，磨成细粉后入生料仓贮和均化备用。生料经窑尾预热器预热后进回转窑，经高温煅烧成熟料和含SO2的气体，熟料出回转窑经箅式冷却机冷却后送入仓库贮存和陈化，然后掺入高炉矿渣、石膏，一同磨粉制成水泥，窑气的SO2浓度一般为7%-9%，如果磷矿质量差，磷石膏中CaSO42H2O含量低，则窑气中SO2浓度将有所降低。窑气在制酸系统先经净化再补充适量空气，以调整窑气中SO2和O2的比例，然后入干燥塔，将净化干燥的窑气送入转化系统制成硫酸。我国已建成7套与30kt/a磷酸铵生产装置配套的磷石膏-硫酸-水泥联产装置，设计目标为3:4:6，即年产30kt磷酸铵利用副产磷石膏联产40kt硫酸和60kt水泥。山东鲁化企业集团总公司2000年底建成了一套世界上最大的三产品联产装置，即300kt/a磷铵、400kt/a磷石膏制硫酸联产300kt水泥生产线。该工艺成熟，技术可靠，经济合理，其产品质量符合GB534-82工业硫酸标准。水泥稳定在GB175-85 425#,且有高强快凝特点。5.制硫铵和碳酸钙用磷石膏制硫铵和碳酸钙，是利用碳酸钙在氨溶液中溶解度比硫酸钙小很多，硫酸钙很容易转化为碳酸钙沉淀，溶液转化为硫铵溶液的原理。工艺过程为将磷石膏先经洗涤，真空过滤去掉杂质后，打成浆与氨及二氧化碳的混合气反应（或和碳酸钠的水溶液反应），制得硫酸铵与碳酸钙的浆料，用转筒式真空过滤器滤出碳酸钙，用于制水泥。过滤出的溶液蒸发浓缩后冷却结晶，离心分离，得到硫酸铵晶体。国内早在20世纪70年代就进行了磷石膏制硫铵的试验研究，并在80年代中期分别在安徽马鞍山采石化肥厂和四川德阳市化工厂建设了150t/d硫酸铵装置。磷石膏制硫铵的主要技术经济问题是硫酸铵的含氮量低，以单位N计的生产费用比尿素和硝酸铵要高得多。其次，硫酸铵作为一种氮肥并非农民所迫切需要，缺乏市场竞争力。6.制硫脲和碳酸钙用磷石膏制硫脲和碳酸钙的主要工艺过程分4步：一是煤与磷石膏一起在高温炉中焙烧生成硫化钙；二是用硫化钙和水及硫化氢进行浸取，浸得20% 的硫氢化钙溶液；三是将一部分硫氢化钙溶液通过二氧化碳碳化，得硫化氢和碳酸钙，过滤得轻质碳酸钙，产生的硫化氢和滤液回到浸取工序；四是在另一部分硫氢化钙溶液中加入石灰氮，过滤，滤液冷却结晶合成硫脲。即磷石膏通过焙烧、浸取、置换、合成等工序可得到超细碳酸钙，并可利用多余硫化氢制高附加值的硫脲。该工艺可使废石膏中的钙、硫资源得到充分回收，回收率达95% 以上。该项技术已在巨化集团技术中心开发成功。如在生产中转化将产生良好的经济效益和社会效益。7.磷石膏制硫酸铵和硫酸钾铵、氮磷钾复合肥及氯化钙磷石膏经漂洗净化除去漂浮物和可溶性杂质，将初步净化的磷石膏制成悬浮液并于其中通入氨水和二氧化碳，或者直接加入碳酸氢铵或碳酸铵。完成磷石膏到硫酸铵的转化后，过滤出碳酸钙。滤液进行浓缩得到产品硫酸铵，母液中仍含有大量硫酸铵，于其中加入氯化钾可生成硫酸铵和硫酸钾铵，硫酸钾铵的溶解度小于硫酸铵，过滤可得硫酸钾铵，在滤液中加入磷酸铵料浆经喷雾干燥可得氮磷钾复合肥。在前面过滤出的碳酸钙粗品中加入盐酸进行反应，生成氯化钙母液，过滤，滤液蒸发、结晶、干燥得氯化钙产品。8.制建筑胶材料采用磷石膏-矿渣-氧化钙体系作为胶结料配方，且采用50% 磷石膏、40% 矿渣、10% 水泥，外掺2% 生石灰、1.5% 早强剂溶入拌合水后一起用搅拌机搅拌，然后浇注振动成型。通过调节胶结料与沙的比例，可以制备出不同力学性能的胶沙制品。9.加固软土地基利用工业废渣磷石膏与水泥配合加固软土