工业附产石膏资源化利用

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摘要:

工业附产石膏已到了非利用不可的地步，如不很好地解决，将影响到我国经济可持续发展，对环境造成极大危害。本文结合国外经验，提出解决我国工业附产石膏的根本出路在于建材，在于新工艺和新技术。只要我们加大这方面的研发力度，在近几年内控制住工业附产石膏的增长速度，最终利用率达到如高炉矿渣一样，成为可利用的宝贵资源，而不是废渣。
关键词: 工业附产石膏 资源化 产业化 可持续发展
1 我国工业附产石膏现状
1.1 我国工业附产石膏品种及产量
石膏 (二水硫酸钙caso4-2H20)是一种天然矿物，但是人类也能用化学方法人工合成，在工业化进程中生产磷胺，添加剂、柠檬酸、烟气脱硫和各种无机盐等产品，都能排出以二水硫酸钙为主要成分的化学合成石膏，而且绝大部分未被利用，占地堆放，成为危害环境的工业废渣。 我国目前产生的工业附产石膏，按产出行业和品种分共有9种，它们是:烟气脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、盐石膏、味精石膏、铜石膏、氟石膏、钛石膏、添加剂石膏。据不完全调查，每年排出的工业废渣石膏约为:磷石膏1000万t，烟气脱硫石膏为200万t，柠檬酸石膏为80万t，其它种类化学石膏约近100万t。全年共1380万t左右，相当于全国天然石膏开采量的35%，如此巨大的工业附产石膏，如果能很好地开发利用，变废为宝，对人类将是一笔可贵的资源财富，如果不能很好地利用，对环境将造成严重污染，并对电力、化工等工业的可持续发展带来严重的影响。 随着国家对环境保护力度的增大，对工业废弃物管理也越来越严，处罚力度也越来越大，随着我国工业化进程的加快，经济高速增长，工业附产石膏也越来越多。以脱硫石膏为例，国家规定，新建电厂必须配套脱硫装置，老电厂要逐步配套脱硫装置，以减少酸雨对环境的影响，如能全部实施，我国到2010年将增加脱硫石膏1500万t左右，再加上其它行业排出的工业废渣石膏总产量可达到3500万t左右，产量是巨大的。 1.2 我国工业附产石膏的利用现状
我国目前对工业附产石膏的利用已经开始，但总体讲，工业废渣水的利用率非常低，用量不到排出量的3%，约30万t左右，用途主要有以下几个方面:
(1) 经漂洗烘干后用于水泥工业做缓凝剂; (2) 经漂洗甩干后用于生产普通β型石膏粉，并生产石膏砌块、板材等石膏制品; (3 )直接用于农业，做土壤的改良剂; (4 )直接用于筑路的路基材料; (5) 用磷石膏做原料，生产硫酸和水泥。
1.3 国外工业附产石膏应用情况
国外工业附产石膏应用最好的国家应首推日本，其次是欧洲。由于日本是一个矿产资源及其贫乏的国家，无天然石膏资源，所以，日本工业附产石膏(主要是烟气脱硫石膏和磷石膏)全部利用，基本上全部用于建筑制品(石膏砌块、各种石膏板、抹灰石膏等)，每年还要从泰国进口大量天然石膏。 欧美在工业附产石膏利用方面做得也很好，烟气脱硫石膏占到90%，几乎所有的烟气脱硫石膏、磷石膏也全部或部分用于建筑制品，笔者曾到德国考察，他们电厂产生的烟气脱硫石膏主要用于纸石膏板，石膏砌块，粉刷石膏等制品，已基本消除对环境的污染，转变成为可利用资源。
欧美除了烟气脱硫石膏、磷石膏外，其它类型的工业废渣石膏很少，综合利用的压力相对比中国小。
2 工业附产石膏处理的紧迫性及其途径
2.1 处理工业附产石膏的紧迫性和必要性
巨大的工业附产石膏的排放，现阶段已对我国环境造成了很大危害，这种危害随着工业附产石膏排放量的增加而日趋严重，国家法规政策的处罚(罚款)也越来越严。工业附产石膏已对城市水源、河流造成污染。例如:宁夏某厂的磷石膏堆场正好处于银川市水源上游，有机磷和无机磷渗人地下，对银川市水源造成危害，一遇大雨，磷石膏随河水冲进黄河，对黄河造成污染;又如四川某企业，每年排出近80万t磷石膏，早已堆积如山，占地数百亩。这种现象太多，不一一赘述。我国工业附产石膏已到了非处理不可的地步，如再不重视处理，将直接严重影响到企业的发展和生存。 中国是一个经济高速发展的国家，对天然矿产资源的依赖性越来越大，虽然中国石膏储量丰富，但天然矿产资源并不是取之不尽用之不竭的东西，而是挖一点少一点，石膏也不例外。我国湖北应城石膏矿经过百年的采挖，现已基本枯竭，其他地方也有类似情况，这给我们敲响了警钟，过度开采天然资源，将不利于我国经济的可持续发展，反而对经济发展和环境起到负面作用。 保护环境，可持续发展是我国加速工业化进程的必由之路，实现可持续发展，就必须将大量的工业附产石膏当做资源来加以利用和研究开发，全国每年排放的工业废渣石膏约1380万t，如果将其全部利用，就相当于我国增加了年产30万t石膏矿井40个，等于每年节约了1380万t天然石膏矿产资源，对于我国石膏工业的可持续发展，对于子孙后代都具有非常重要的意义。
2.2 工业附产石膏的处理方式
工业附产石膏数量如此之大，零打碎敲，不成规模，解决不了问题，纵观我国天然石膏应用领域及国外工业附产石膏的广泛应用的经验，就可以看出，建材工业及新型建材制品行业是应用石膏最广泛、用量最大的领域，是解决工业附产石膏的根本出路。 我国水泥产量已突破7.0亿t，按吨水泥4%的石膏用量计算，需用天然石膏近3000万t，如果有20%产量使用工业废渣石膏，也能达到500万t以上。安徽铜陵和蚌埠柠檬酸石膏经处理后用于水泥工业以及用于生产各种建材制品。 各种工业附产石膏经过脱水前处理或不处理(直接方式)都可用来生产制作各种石膏制品，例如:山东泰和集团，纸面石膏板已掺加30%磷石膏，掺人部分脱硫石膏也可生产纸面石膏板。同时还可用于石膏砌块、条板、粉刷石膏、自流平石膏、嵌缝石膏和腻子的生产。山东青岛、四川龙蟒集团、重庆等地已开始使用工业附产生产石膏制品，并取得了较好的经济效益。 工业附产石膏有些可用于改良农田，例如:磷石膏、烟气脱硫石膏等，有些地方将工业附产石膏用于修建公路和高速公路的路基垫层。
3 工业附产石膏处理的最新技术和发展
3.1 存在问题
由于在各种类工业附产石膏中含有有害成份，不能用现有的工艺和设备(即用天然石膏的生产工艺和设备)生产出符合国家标准的石膏粉。因为各种工业废渣中，含有少量但对石膏粉性能影响极大的残留物，如:磷石膏中的有机和无机磷，氯化盐，柠檬酸石膏中的残留酸，都会影响石膏粉的质量;强度上不去，达不到国标中优等品水平(抗折强度2.1M Pa);或凝结时间过长(超过30分钟)，工程中无法使用;或用制作的石膏制品强度很低，性能指标上不去等，严重地影响了工业附产石膏的利用。有的企业对磷石膏先进行漂洗，洗去其有害的可溶杂质。但洗涤污水无法处理，且需大量水(每洗1t渣需2.5t水)，不符合国家产业政策。由于增加了生产工序，致使生产成本上升。
3.2 工业附产石膏开发利用最新技术
针对工业附产石膏利用中存在的问题，宁夏石膏工程技术研究中心最近研究开发出一整套新技术、新工艺。这套新工艺新技术可大规模的利用处理磷石膏和其它工业废渣石膏，并生产出高强度的石膏粉(见表1)，在同一设备中同时也可生产半水石膏粉，产品质量如表2
表 1 高 强 石 膏 粉

用水量	凝结时间		3d 强度		膨胀率
	初凝	终凝	抗折	抗压
42	58	69	10.4	45	0.1
相当水泥42.5#强度

表2 半水石膏粉型

标稠	凝结时间		2h强度
%	初凝	终凝	抗折	抗压
68	6	9	2.90	7.04
半水石膏粉质量超过国际中优等品水平

这套新工艺不需对磷石膏进行预洗和烘干，直接人窑脱水，使有害成份转变成无害的惰性材料，从而提高了石膏粉的质量，保证了其高强度。这项技术已通过中试，技术成熟稳定，已形成产年5万一10万t产业化规模，是迄今为止，规模最大的一套处理装置，其工艺简捷流畅，无二次污染。产品主要用于(1)生产石膏砌块。(2)生产粉刷石膏。(3)自流平石膏。(4) 黏接石膏、嵌缝石膏、石膏腻子等。
这套技术完全以工业附产石膏为原料，加之国家优惠税收政策，生产成本很低，在市场上极具竞争力。粉刷石膏的生产成本可与水泥相竞争，石膏砌块成本是天然石膏砌块的3/5，这套系统适合各种工业废渣石膏，将是今后处理工业附产石膏的主导工艺和技术。
4 结束语
工业附产石膏的开发利用日益紧迫，应引起各方面高度重视，是关系到我国经济今后可持续发展的问题。利用好了是宝贵的资源，利用不好就是危害环境的废渣，科学技术的发展已给我们利用工业附产石膏提供了现实的可能性。我们要将工业附产石膏当作资源来开发利用，节约天然石膏资源，给我们子孙后代留下美好的生存环境和宝贵的资源。

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