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电厂脱硫石膏的可利用途径
2020-02-20 14:37
火电厂在处理含硫有害气体排放的过程中,会产生脱硫石膏这个副产品。它的物理化学性质与天然石膏有某些共同特征,但是作为一种工业副产品,它又有再生石膏的一些特点。研究表明,脱硫石膏无论在成分、性能、可操作性上都与天然石膏相似,可以安全地作为各种石膏建筑材料使用。
通常情况下,脱硫石膏粒径为1~250μm,主要集中在30~60μm。采用石灰石—石膏法脱硫石膏的纯度一般在90%~95%,采用白云石—石膏法,脱硫石膏的纯度可达96%以上,有害杂质较少,主要成分与天然石膏一样都是二水石膏晶体(CaSO4·2H2O)。与天然石膏相比,脱硫石膏具有粒度小、成分稳定、杂质含量少,纯度高、含有Na+、Mg2+、Cl-、F-等水溶性离子成分等特点。脱硫石膏外观通常呈灰白色或灰黄色,灰色主要是烟尘中未燃尽碳质量分数较高。脱硫石膏游离水分一般在10%左右。国内外大量应用实践表明:作为天然石膏替代品,脱硫石膏可用作水泥缓凝剂、墙板材料,农业土壤改良与修复、矿井回填、道路路基等。脱硫石膏在其生产、加工、应用等方面产生的对人体健康和环境有害的作用较小。用脱硫石膏替代天然石膏生产各种石膏建材,不仅可以减少天然石膏的消耗量,减少矿山开采带来生态环境破坏问题,而且还可以形成脱硫石膏制品的新产业和新市场。
目前,全世界有多个国家和地区的火电厂使用烟气脱硫系统控制SO2气体的排放,脱硫工艺又以湿式石灰石-石膏法为主,约占全部脱硫工程80%以上。对于石灰石—石膏烟气脱硫工艺而言,每脱除1tSO2可以相应产生脱硫石膏2.7t,每年脱硫石膏的排放量将会十分巨大。
日本是世界上较早大规模应用烟气脱硫装置控制火电厂SO2排放的国家。其中,采用湿式石灰石/石灰—石膏法处理的占总装机容量75%以上。近10多年来日本脱硫石膏年产量约为200万t,基本上都能得到综合利用。由于自身资源、国土面积、人口、环境等方面的限制,日本的脱硫石膏资源化利用得到了高度重视,在脱硫石膏的综合利用方面积累了丰富的经验。日本脱硫石膏产品主要包括石膏墙板、建筑水泥、工艺水泥、粘接剂、石膏天花板等。其中,石膏板约占52.2%,水泥占34.7%。另外,日本还将脱硫石膏与粉煤灰及少量石灰混合,形成烟灰材料,作为路基、路面下基层或平整土地所需砂土。
欧洲脱硫石膏主要来自以硬煤和褐煤为燃料的火电厂,主要来源于4个区域:德国、英国、丹麦和荷兰以及东欧各国。1999年,欧洲脱硫石膏产量约为7.6Mt,德国占绝大部分,约5.7Mt。欧洲大约87%的脱硫石膏用于石膏和水泥生产;6%脱硫石膏作为原料暂时堆存以备将来利用。由于气候、税率、法律等方面的差异,欧洲不同国家煤燃烧副产物(包括灰渣、粉煤灰、脱硫石膏等)的利用情况不尽相同。欧洲国家86%的旋转喷雾干燥(SDA)产物和烟气脱硫(FGD)石膏用于建筑业和地下采矿业。7%的SDA产物和约6%的脱硫石膏用于露天矿井、采石场和凹陷区的恢复,7%的SDA产物作为含硫肥料用于农业,目前SDA产物用于农业的重要性正越来越得到重视。随着欧洲范围内烟气脱硫装置安装数量的增加和相关法律、法规、政策等的实施,脱硫石膏在欧洲开始逐步得到了大规模的资源化利用。脱硫石膏主要应用于生产熟石膏粉、石膏制品、石膏砂浆等各种建筑材料。
德国是脱硫石膏开发和应用较发达的国家,也是较早采用脱硫石膏生产石膏板的国家。德国每年产生大量的脱硫石膏,基本都能得到综合利用,主要用于生产建材制品和水泥缓凝剂。德国脱硫石膏主要用于建筑工业,产品主要包括胶凝性石膏墙板、水泥、地板衬里等,约占德国石膏需求总量的50%,脱硫石膏逐渐代替天然石膏的趋势在德国已经形成,因此估计脱硫石膏将来会取代天然石膏用于生产胶凝性墙板和水泥。另外,脱硫石膏还用于生产地板衬里和矿物水泥,可占该领域的50%。
自20世纪80年代开始,美国越来越多的电厂开始采用石灰石—石膏强制氧化工艺,并生产有较高利用价值的脱硫石膏。美国的脱硫石膏主要是用于墙板生产。近年来,美国新建的石膏板厂大多位于发电厂附近,以电厂脱硫石膏为原材料。除了石膏墙板,脱硫石膏也用作结构填充和混凝土制品。
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