火电厂脱硫石膏的产生与利用现状

赵龙广　艾勇

【摘 要】随着电力行业的发展，脱硫石膏的排放及危害现已成为日益严重的环境问题，脱硫石膏的综合高效利用显得尤为迫切。本文从脱硫石膏的产生、堆存量、整体综合利用等三个方面系统的分析了我国脱硫石膏方面的研究进展。

【关键词】脱硫石膏；综合利用；特种建材；硫磺；环境问题

【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

近年来，随着中国电力行业蓬勃发展，燃煤电厂产生了数量巨大的工业固体废弃物-脱硫石膏[1]。仅2012年火电厂脱硫石膏产量就超过了7000万吨，如此巨量的工业副产品的合理利用成为当下的研究重点[2]。

国际上，A.Telesca利用40%的脱硫石膏、35%的氢氧化钙和25%的粉煤灰制备了高活性的建筑胶凝材料[3]。G. Tzouvalas通过脱硫石膏代替天然石膏做水泥缓凝剂的实验[4]。在国内，宋昊等人对脱硫石膏中不同离子含量对以脱硫石膏为原料制备纸面石膏的影响进行了研究[5]。胡秀丽，钟莎等学者也对脱硫石膏的在水泥缓凝剂、水泥建材、土壤调节剂方面进行了综合分析。经过长期研究并实践，脱硫石膏在一定范围内实现了较好的资源转化。

本文重点针对燃煤电力行业产生的脱硫石膏，综合分析其产生和排放状况、利用现状与障碍，并提出了充分利用脱硫石膏资源且不产生二次废渣的大规模资源化利用途径。

1 脱硫石膏的产生与排放状况

脱硫石膏是工业生产中烟气脱硫产生的副产物，随着技术的不断创新及火力发电量的增加，伴随着严格的环保政策，我国脱硫石膏储量、利用率呈现双增长。如表1 所示。

2 脱硫石膏的利用状况

脱硫石膏主要利用在低附加值的水泥缓凝剂、生产建筑石膏及纸面石膏板，而高附加值的硫资源再提取、土壤调节剂利用则非常少。如图1所示。脱硫石膏由低附加值向高附加值的再利用转变是未来的发展方向。

2.1 脱硫石膏用于水泥缓凝剂

脱硫石膏作为水泥的缓凝剂，可以推迟水泥水化反应，从而延长凝结时间，保证具有较长时间的塑形，方便浇注，提高施工效率，同时对各项性能不会造成影响。传统的水泥缓凝剂为天然石膏。由于近些年国家对天然石膏的开采限制并随着脱硫石膏堆存量的增加，水泥行业逐步使用脱硫石膏制作的水泥缓凝剂。虽然脱硫石膏用作水泥缓凝剂附加值不高，掺入比例仅为4%，但却不失为大规模处理脱硫石膏的主要途径之一。

2.2 脱硫石膏用于建筑石膏及石膏制品

利用脱硫石膏制备建筑石膏，主要取决于脱硫石膏的纯度和煅烧工艺。由于我国燃煤电厂的脱硫装置大部分存在效率低、运行不稳定等问题，导致脱硫石膏纯度不达标、白度不够、有害成份和未反应的碳酸钙超标等。为了促使脱硫石膏能有效的利用在建筑石膏中，可以从脱硫石膏的氯钠钾离子脱除、杂质脱除及均化、改性粉磨、煅烧设备改进。改进前后如表2所示。

2.3 脱硫石膏用于制造纸面石膏板

我国纸面石膏板的生产正以年20%左右的速度增长。如果全部采用脱硫石膏，一年可消化约750万吨，潜力巨大。但是由于脱硫石膏中存在着碱金属影响纸与石膏的粘结并降低其强度。因此，利用脱硫石膏制备纸面石膏板需要通过特殊途径将脱硫石膏内部的钠、镁、钾盐控制在一定范围才不至于影响纸面石膏板的质量。

2.4 脱硫石膏制土壤调节剂

我国的盐渍地面积约3460万公顷，耕地盐碱化760万公顷。土地盐碱化已成为重要的环境问题。我国学者秦萍，邵玉翠等分别利用脱硫石膏对盐碱地进行改良论证 ，效果明显。可是，由于脱硫石膏成份的差异性，对不同盐碱地改良并不存在普遍适用性，所以需要对试验田和脱硫石膏之间的匹配关系进行大量实验才能实施，但脱硫石膏改良盐碱地的利用是其资源化利用的一个重要途径。

2.5 脱硫石膏化学分解制备水泥、硫酸

水泥作为最重要的建筑基础材料，自20世纪50年代以来被广泛引用。2003年，我国的水泥产量近20亿吨，世界第一。传统的水泥以天然石膏为原料，导致天然石膏资源消耗巨大。同时，我国又是一个硫资源缺乏的国家。国内硫磺年产量仅为1000多万吨，每年还需从国外进口约900万吨。如果将脱硫石膏中的硫再利用，我国将可实现硫资源的自给自足。

将脱硫石膏、焦炭粘土按比例分别经过烘干、生料匹配，在1350℃高温回转窑内制备出水泥熟料，同时窑气经过吸收制备硫酸、硫磺等产品，再将制成的水泥熟料与脱硫石膏混合粉磨制成水泥。如图3所示。利用此法，可有效改善我国硫、钙资源缺乏局面，实现经济效益、环境效益和社会效益。

3 结论

脱硫石膏含有较丰富的硫、钙等资源，其资源化利用应在充分利用硫资源基础上，还特别指出脱硫石膏作为特种建材、硫磺制备的工业原料是今后脱硫石膏的高效利用途径。

【参考文献】

[1]中华人民共和国工业和信息化部，2013.

[2]中华人民共和国环境保护部，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+对纸面石膏板粘结性能的影响[J].建材世界，2016，37：30-32.

[责任编辑：朱丽娜]