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脫硫石膏產業(yè)的市場前景
燃煤發(fā)電是二氧化硫最大的排放者,因此我國政府十分重視燃煤電廠煙氣脫硫的環(huán)保措施。2003年起國家發(fā)改委審批的新建燃煤電廠,如果燃煤含硫達0.7%以上,就必須安裝煙氣脫硫裝置;已建成的燃煤電廠也必須逐步安裝煙氣脫硫裝置。到2007年年底,我國已有2.7億千瓦的燃煤發(fā)電機組安裝了煙氣脫硫裝置。2010年,我國將有4.6億千瓦的燃煤發(fā)電機組安裝煙氣脫硫裝置,其中88%的煙氣脫硫裝置是采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統。根據我國電煤的含硫量,2010年后,每年將要排放近億噸濕法脫硫的副產品———脫硫石膏。另外,我國年產磷肥1100萬噸,每年還要排放與脫硫石膏同屬化學石膏的磷石膏4000萬噸,并且磷石膏多年的蓄積已達數億噸。2007年我國天然石膏的產量為5000多萬噸,即使化學石膏全部取代了天然石膏,仍可能有幾千萬噸的脫硫石膏和磷石膏無法被利用。由此可見,如果不對化學石膏的處理技術加以創(chuàng)新,開拓新的用途,進行全面的綜合利用,必定會造成二次污染,因此脫硫石膏等化學石膏的綜合利用已迫在眉睫。
脫硫石膏的特點及其利用原則
1.脫硫石膏與天然石膏的相同點與不同點
相同點是:水化動力學和凝結特征一致;主要礦物相、轉化后的5種形態(tài)、7種變體物化性能一致,脫硫石膏完全可以代替天然石膏用于建筑材料和陶瓷模具;兩者均無放射性,不危害健康。
不同點有:原始物理狀態(tài)不一樣:天然石膏是黏合在一起的塊狀,而脫硫石膏以單獨的結晶顆粒存在;天然石膏經過粉磨后的粗顆粒多為雜質,而脫硫石膏粉磨后的細顆粒為雜質,與天然石膏正好相反。顆粒大小與級配:煙氣脫硫石膏的顆粒大小較為平均,其分布帶很窄,高細度顆粒主要集中在30μm~60μm之間,級配遠比天然石膏磨細后的石膏粉差。因此,現有的以天然石膏為原料的熟石膏煅燒設備和生產工藝并不能完全照搬,要采用針對化學石膏設計的生產工藝和設備。脫硫石膏含水量高,流動性差,只適合皮帶輸送。雜質成分上的差異,導致脫硫石膏脫水特性、易磨性及煅燒后的熟石膏粉在力學性能、流變性能等宏觀特征上的不同。脫硫石膏的產出在全國分布比較均勻。
2.脫硫石膏的利用
脫硫石膏經過干燥后可用作水泥緩凝劑,也可經過配制后用作鹽堿地的改良。其利用原則有:堅持擴大利用、高效利用、清潔利用、物盡其用的原則,重點推進量大面廣、資源化潛力大的脫硫石膏回收與再生利用,合理延長產業(yè)鏈,開發(fā)高附加值的綜合利用產品,減少二次污染;堅持市場導向原則,因地制宜,產銷對路,確定脫硫石膏綜合利用的優(yōu)先發(fā)展領域;堅持綜合考慮原則,脫硫石膏深加工生產線要與電廠煙氣脫硫系統有機結合、無縫銜接,同時脫硫石膏深加工生產不能產生新的污染源,應盡可能利用電廠余熱為熱源。
脫硫石膏的前瞻性應用及其研發(fā)方向
1.石膏代木產品———高強度纖維石膏板
1.1纖維石膏板及其用途和市場
纖維石膏板,是一種以石膏粉為主要原料,以各種纖維為增強材料的一種新型建筑石膏板材。該產品除具有紙面石膏板的優(yōu)點外,還具有很高的抗沖擊能力,內部黏結牢固,抗壓能力強,在防火、防潮、握釘力等方面具有更好的性能,其保溫隔熱性能也優(yōu)于紙面石膏板。由于外表省去了護面紙,其應用范圍比紙面石膏板還有所擴大,并且更加環(huán)保。
纖維石膏板的應用具有相當大的靈活性和廣泛性,可作干墻板、墻襯、隔墻板、瓦片及磚的背板、預制板外包覆層、天花板塊、地板、防火門及立柱、護墻板,以及特殊應用如列車車廂隔板及船的隔倉板、室外保溫裝飾板等。纖維石膏板還可像木質板一樣機加工,制成各種飾面板、疊層板等用于室內的墻壁、家具、地板、屋頂基層及預制房屋等。纖維石膏板由全天然材料制成,不含甲醛,無毒無害,是一種綠色建材,并且可以節(jié)約寶貴的森林資源。
1.2纖維石膏板的傳統與創(chuàng)新生產工藝
傳統工藝主要的缺點是:采用干燥的建筑石膏粉加水生產,再干燥,工藝往復,能耗大;與紙面石膏板相比,生產工藝復雜,設備昂貴,生產成本高;強度與建筑用木制刨花板的強度還有很大的差距,用途受到限制。
筆者提出脫硫石膏深加工發(fā)展方向之一是煙氣脫硫系統聯產石膏制品。由于脫硫石膏在產出后含有較大比例的水分,創(chuàng)新工藝中無需對其進行烘干,采用“水熱法”脫去脫硫石膏的一個半結晶水,獲得α-半水石膏的漿體,然后澆注或壓制成石膏制品。此法既節(jié)約工業(yè)用水,也沒有先干燥、再加水的相反生產工藝,既科學簡練,又節(jié)約能源,同時還節(jié)省干燥設備及其投資。另外,這種工藝生產出的石膏制品強度高,比傳統工藝生產的纖維石膏板強度高30%,從而使其用途更加廣泛。由此可見,聯產石膏制品生產系統進入WFGD系統不僅能增值,還可以省去WFGD系統中的真空皮帶脫水裝置。
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