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電廠脫硫石膏的可利用途徑
2020-02-20 14:37
火電廠在處理含硫有害氣體排放的過程中，會產生脫硫石膏這個副產品。它的物理化學性質與天然石膏有某些共同特征，但是作為一種工業(yè)副產品，它又有再生石膏的一些特點。研究表明，脫硫石膏無論在成分、性能、可操作性上都與天然石膏相似，可以安全地作為各種石膏建筑材料使用。
通常情況下,脫硫石膏粒徑為1～250μm,主要集中在30～60μm。采用石灰石—石膏法脫硫石膏的純度一般在90%～95%,采用白云石—石膏法,脫硫石膏的純度可達96%以上,有害雜質較少,主要成分與天然石膏一樣都是二水石膏晶體(CaSO4·2H2O)。與天然石膏相比,脫硫石膏具有粒度小、成分穩(wěn)定、雜質含量少,純度高、含有Na+、Mg2+、Cl-、F-等水溶性離子成分等特點。脫硫石膏外觀通常呈灰白色或灰黃色,灰色主要是煙塵中未燃盡碳質量分數較高。脫硫石膏游離水分一般在10%左右。國內外大量應用實踐表明:作為天然石膏替代品,脫硫石膏可用作水泥緩凝劑、墻板材料,農業(yè)土壤改良與修復、礦井回填、道路路基等。脫硫石膏在其生產、加工、應用等方面產生的對人體健康和環(huán)境有害的作用較小。用脫硫石膏替代天然石膏生產各種石膏建材,不僅可以減少天然石膏的消耗量,減少礦山開采帶來生態(tài)環(huán)境破壞問題,而且還可以形成脫硫石膏制品的新產業(yè)和新市場。
目前，全世界有多個國家和地區(qū)的火電廠使用煙氣脫硫系統(tǒng)控制SO2氣體的排放，脫硫工藝又以濕式石灰石-石膏法為主，約占全部脫硫工程80%以上。對于石灰石—石膏煙氣脫硫工藝而言,每脫除1tSO2可以相應產生脫硫石膏2.7t，每年脫硫石膏的排放量將會十分巨大。
日本是世界上較早大規(guī)模應用煙氣脫硫裝置控制火電廠SO2排放的國家。其中,采用濕式石灰石/石灰—石膏法處理的占總裝機容量75%以上。近10多年來日本脫硫石膏年產量約為200萬t,基本上都能得到綜合利用。由于自身資源、國土面積、人口、環(huán)境等方面的限制,日本的脫硫石膏資源化利用得到了高度重視,在脫硫石膏的綜合利用方面積累了豐富的經驗。日本脫硫石膏產品主要包括石膏墻板、建筑水泥、工藝水泥、粘接劑、石膏天花板等。其中,石膏板約占52.2%,水泥占34.7%。另外,日本還將脫硫石膏與粉煤灰及少量石灰混合,形成煙灰材料,作為路基、路面下基層或平整土地所需砂土。
歐洲脫硫石膏主要來自以硬煤和褐煤為燃料的火電廠,主要來源于4個區(qū)域:德國、英國、丹麥和荷蘭以及東歐各國。1999年,歐洲脫硫石膏產量約為7.6Mt,德國占絕大部分,約5.7Mt。歐洲大約87%的脫硫石膏用于石膏和水泥生產;6%脫硫石膏作為原料暫時堆存以備將來利用。由于氣候、稅率、法律等方面的差異,歐洲不同國家煤燃燒副產物(包括灰渣、粉煤灰、脫硫石膏等)的利用情況不盡相同。歐洲國家86%的旋轉噴霧干燥(SDA)產物和煙氣脫硫(FGD)石膏用于建筑業(yè)和地下采礦業(yè)。7%的SDA產物和約6%的脫硫石膏用于露天礦井、采石場和凹陷區(qū)的恢復,7%的SDA產物作為含硫肥料用于農業(yè),目前SDA產物用于農業(yè)的重要性正越來越得到重視。隨著歐洲范圍內煙氣脫硫裝置安裝數量的增加和相關法律、法規(guī)、政策等的實施,脫硫石膏在歐洲開始逐步得到了大規(guī)模的資源化利用。脫硫石膏主要應用于生產熟石膏粉、石膏制品、石膏砂漿等各種建筑材料。
德國是脫硫石膏開發(fā)和應用較發(fā)達的國家,也是較早采用脫硫石膏生產石膏板的國家。德國每年產生大量的脫硫石膏，基本都能得到綜合利用,主要用于生產建材制品和水泥緩凝劑。德國脫硫石膏主要用于建筑工業(yè),產品主要包括膠凝性石膏墻板、水泥、地板襯里等,約占德國石膏需求總量的50%，脫硫石膏逐漸代替天然石膏的趨勢在德國已經形成,因此估計脫硫石膏將來會取代天然石膏用于生產膠凝性墻板和水泥。另外,脫硫石膏還用于生產地板襯里和礦物水泥,可占該領域的50%。
自20世紀80年代開始,美國越來越多的電廠開始采用石灰石—石膏強制氧化工藝,并生產有較高利用價值的脫硫石膏。美國的脫硫石膏主要是用于墻板生產。近年來,美國新建的石膏板廠大多位于發(fā)電廠附近,以電廠脫硫石膏為原材料。除了石膏墻板,脫硫石膏也用作結構填充和混凝土制品。
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