我國含 SO2 的廢氣主要來自燃煤發(fā)電廠、 鋼鐵生產(chǎn)中的燒結機和冶金爐窯。燒結機是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)工藝的重要設備之一 ,也是鋼鐵生產(chǎn)工藝煙塵排放的重點污染源。燒結工藝煙塵排放量約占鋼鐵生產(chǎn)工藝排放總量的 42. 3 %。隨著鋼鐵冶金技術的發(fā)展 ,高爐容積不斷增大 ,與之匹配的燒結機單機能力也不斷增大 ,正向大型帶式燒結機發(fā)展。如國外發(fā)達國家已普遍建成 300 - 648 m2 的帶式燒結機 ,國內各鋼廠也已建成265 - 450 m2 的帶式燒結機。燒結機大型化的發(fā)展趨勢 ,必然帶來單機廢氣量和煙塵排放量的增大 ,控制燒結機煙塵污染勢在必行。 “十一五” 期間國家將出臺新的鋼鐵企業(yè)污染物排放標準 ,同時嚴格要求新建燒結項目必須配套脫硫措施 ,綜合考慮初投資 ,運行成本 ,場地限制 ,副產(chǎn)品和廢棄物處置等因素。各鋼鐵公司都在積極尋找適合本企業(yè)的脫硫方案。

1　 脫硫石膏特點

脫硫石膏又稱排煙脫硫石膏、 硫石膏或 FG D石膏 ,采用濕法煙氣脫硫時所產(chǎn)生的副產(chǎn)物 ,主要成分和天然石膏一樣 ,為二水硫酸鈣。煙氣脫硫石膏呈較細顆粒狀 ,平均粒徑約30 - 60μm ,顆粒呈短柱狀 ,徑長比在 1. 5 - 2. 5 之間。系統(tǒng)運行正常時產(chǎn)生的脫硫石膏顏色接近白色 ,除塵系統(tǒng)效率降低時有較多飛灰等雜質帶入 ,顏色發(fā)灰[1 ] 。脫硫石膏中含二水硫酸鈣在90 %以上 ,含游離水一般在 10 % - 15 % ,其中還含飛灰、 有機碳、 碳酸鈣、 亞硫酸鈣及由鈉、 鉀、 鎂的硫酸鹽或氯化物組成的可溶性鹽等雜質。脫硫石膏與天然石膏化學組成相差不大 ,品質相當;但天然石膏的雜質以粘土礦物為主 ,磨細后顆粒較大 ,在水化時一般不能參加反應 ,因而性能在一定程度上不及脫硫石膏。目前國內電廠采用的石灰石 - 石膏法脫硫工藝 ,采用的是就地強制氧化石灰石石膏法工藝 ,吸收1 t SO2 ,能夠產(chǎn)生2. 7 t 具有商業(yè)應用價值的脫硫石膏[2 ] 。國內對電廠脫硫石膏的綜合處理和應用已經(jīng)起步 , 脫硫石膏的應用蘊藏著巨大的市場機遇 ,可以用作制造石膏砌塊、 膩子石膏、 模具石膏、 紙面石膏板以及水泥等建材產(chǎn)品 ,但是目前能大量使用的限于制造紙面石膏板和作水泥緩凝劑。而國內鋼鐵燒結煙氣脫硫剛剛起步 ,許多大鋼鐵公司的燒結廠還未安裝。現(xiàn)在投入使用的燒結機頭煙氣濕法脫硫裝置 ,如廣鋼燒結脫硫項目 ,采用雙堿法脫硫工藝 ,副產(chǎn)物為半水亞硫酸鈣和二水硫酸鈣 ,由于場地限制 ,規(guī)模較小等原因只是簡單地做無害化處理后填埋。

2　 脫硫石膏利用

由于燒結廠與電廠工藝不同 ,同時各鋼鐵企業(yè)燒結所選用礦石配料也有明顯差異 ,煙氣成分(包含重金屬和有機物成分二惡英、 呋喃和其他易揮發(fā)成分 ,還有其他酸性氣體 HF、 HC L)有差異 ,進而經(jīng)過濕法脫硫產(chǎn)生石膏品質不盡相同 ,在對脫硫石膏進一步深加工過程中 ,要嚴格符合下游工藝要求和相關行業(yè)標準才能生產(chǎn)出合格產(chǎn)品 ,因此 ,鋼鐵廠燒結煙氣脫硫必須考慮鋼鐵廠所在地理位置、 工藝運行狀況 ,選擇脫硫工藝 ,在滿足減排 SO2 總量及達標的條件下 ,充分考慮副產(chǎn)品的利用問題 ,實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟運行模式 ,使企業(yè)在治理環(huán)境的同時 ,減少企業(yè)的經(jīng)濟負擔。脫硫石膏的利用途徑很廣泛 ,如水泥、 建筑等領域都有應用 ,尤其在新型建筑材料方面 ,石膏制品有著特殊的地位。目前 ,脫硫石膏的綜合利用主要有以下兩個方面:

(1)脫硫石膏經(jīng)處理后成為β- 半水石膏即建筑石膏 , 以此為原料可生產(chǎn)多種石膏制品。如紙面石膏板、 石膏砌塊、 裝飾石膏天花板、 石膏紙質纖維板、 石膏木質纖維板、 粉刷石膏、 嵌縫石膏、 填充石膏等[3 ] 。石膏板因其優(yōu)良的防火、隔音和隔熱性能 ,被大量用于墻壁及天花板等方面 ,尤其是紙面石膏板 ,石膏所帶的約 21 %的結晶水在發(fā)生火災時對高溫的阻隔和燃燒有很好的抑制效果。石膏中易引起質量問題的不純物質有 K、 Na、 NH3、 Fe、 Ca、 Mg等水溶性無機鹽或有機物。此類鹽如果含量過多 ,形成時會出現(xiàn)硬化過早或過遲 ,導致硬化體強度低。對于脫硫石膏來說 ,能引起質量問題的是Na、 Mg、 Al、 Fe 等不純物。此類不純物在成形后的干燥過程中 ,隨干燥程度而移向表層附近 ,含不純物多時 ,會出現(xiàn)表面粉化或可能與硫酸鈣生成復合鹽。粉化現(xiàn)象會使外觀變得不平整、 不美觀。石膏板用脫硫石膏的質量指標見表1[4 ] 。

脫硫石膏的品質較好 ,具有良好的綜合利用價值 ,特別是對缺乏天然石膏資源的省份 ,脫硫石膏將成為建材行業(yè)十分需要的原料。另外 ,建設石膏制品廠 ,生產(chǎn)成本低 ,還可以享受優(yōu)惠的稅收政策 ,具有十分廣闊的市場前景。

(2)利用脫硫石膏作水泥緩凝劑。水泥用石膏中的不純物是炭、 亞硫酸鈣、 金屬離子等。炭一般在混入水泥、 混凝土的時候 ,易進入浮出表面的浮漿中;活性炭吸附性強 ,易使混凝土質量降低;亞硫酸鈣超過一定量與石膏共同存在的時候 ,易引起凝結時間延長。水泥用脫硫石膏質量規(guī)格要求如表2[4 ] 。

對水泥行業(yè)來說 ,作水泥緩凝劑是脫硫石膏最主要的應用方式。我國的脫硫石膏主要集中在東部沿海地區(qū) ,2006 年我國水泥產(chǎn)量約13億t ,僅東部地區(qū)就有8億t。按照4 %的添加量計算 ,如果全部用脫硫石膏代替天然石膏作為緩凝劑 ,1年可消化脫硫石膏 3 200 萬 t ,完全可以解決目前脫硫石膏的利用問題。

另外脫硫石膏還可以用作土壤改良劑。1995 - 1997 年 , 沈陽市科委等單位同日本中央電力研究所、 東京大學等部門合作 ,對沈陽市康法兩縣 10 萬 hm2 鹽堿地進行了脫硫石膏改造試驗 ,證明脫硫石膏能夠促進鹽堿地農(nóng)作物生長并有增產(chǎn)作用。研究結果表明:加入0. 5 % - 1. 0 %的脫硫石膏增產(chǎn)效果顯著 ,這就為煙氣脫硫石膏的利用開辟了一條新的途徑。該方法實踐上還有很多問題有待解決[4 ] 。

3　 結語

隨著工業(yè)技術的發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強 ,過去視為廢棄物的煙氣脫硫石膏正在越來越廣泛地用作工業(yè)原料。目前利用脫硫石膏生產(chǎn)建筑材料已形成一定規(guī)模 ,用作水泥輔料的生產(chǎn)也進入工業(yè)化 ,其他方面的應用也具有一定的發(fā)展?jié)摿5 ] 。脫硫石膏的綜合利用既有利于煙氣脫硫技術的推廣應用 ,也有利于減少脫硫副產(chǎn)物堆放所帶來的二次污染及占地。在不久的將來 ,鋼鐵燒結行業(yè)脫硫石膏將被視為真正意義上的工業(yè)原料。

參考文獻

[1 ]張方,馬彥濤,胡將軍.國內外火電廠煙氣脫硫石膏的特點利用及處置. 粉煤灰綜合利用,2003 (4) :50.

[2 ]田賀忠,郝吉明,趙吉吉.燃煤電廠煙氣脫硫石膏綜合利用途徑及潛力分析.中國電力,2006 ,39 (2) :64.

[3 ]童偉剛,姚雪榮,莫偉標.煙氣脫硫方法分析及脫硫石膏的應用途徑.新型建筑材料,2006 (8) :56.

[4 ]王方群,原永濤,齊立強.脫硫石膏性能及其綜合利用.粉煤灰綜合利用,2004 (1) :41 - 44.

[5 ]陳云嫩.煙氣脫硫石膏的綜合利用.中國資源綜合利用,2003 (8) : 53.

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