1. 石膏在建筑業、建材業中有著廣泛的用途,是多種建筑材料及制品的重要原材料。石膏可以制作下列產品:
(1) 石膏板。包括:紙面石膏板,石膏纖維板,石膏創花板,石膏空心條板,石膏空心大板。
(2) 石膏砌塊。包括:實心砌塊,空心砌塊。
(3) 粉刷石膏。
(4) 石膏天花板及裝飾件。
(5) 石膏線角。
(6) 石膏磚。
(7) 石膏粘結劑。
(8) 水泥緩凝劑。
(9) 加氣混凝土外加劑。
(10) 石膏灰漿(用于自流平地面)。
(11) 石膏模具,其中衛生陶瓷工業用量較大。
2. 石膏及其制品是標準的綠色建材
石膏用做建筑材料或建材制品有如下突出優點和比較優勢。
(1) 在建筑業、建材業廣泛使用的水泥、石灰、石膏三大膠材料中石膏的生產能耗最低。水泥、石灰、石膏生成最終產物的焙燒溫度分別為1450℃、850~950℃、170℃。石膏的生產能耗僅為水泥的1/4,石灰的1/3。
(2) 建筑石膏的燒成、石膏制品的生產和應用過程中不排放廢渣、廢水和對人體有害的物質,僅排出水蒸汽和一定粉塵。
(3) 材料在使用后可回收再利用,不產生廢料,不增加環境負荷。
(4) 建筑石膏是不燃材料,在發生火災時其所含的結晶水分解產生大量水蒸氣,水蒸氣幕阻隔燃燒的蔓延。在石膏中結晶水分解完后,受體的溫度才從140℃開始繼續上升,二水硫酸鈣中結晶水分解速度為每15min 6mm,對8cm厚的制品其耐火等級在4h以上。而且石膏在受火時不易產生崩裂。
(5) 建筑石膏及制品的成型水料比在0.6~0.8,水化硬化后大量游離水在干燥過程中蒸發,制品中留下大量孔隙。在室內濕度大時,這些孔隙將水分吸入,濕度小時又釋放出來,形成調節室內濕度的“呼吸功能”使人感到舒適。
(6) 石膏建材制品生產速度快,施工效率高,基本上屬干作業。由于制品尺寸精度高,墻面不用抹灰,只需刮一層薄薄的膩子找平即可,不像水泥砂漿面層需等28天后才能進行裝飾。
可以說建筑石膏是能真正實現清潔生產的標準的綠色建材、生態建材、環保建材,是可以實現持續發展的,安全、舒適、環保的建筑材料。
3. 煙氣脫硫石膏的性能
3.1 基本性能
煙氣脫硫石膏呈較細顆粒狀,平均粒徑約40~60μm,顆粒呈短柱狀,徑長比在1.5~2.5之間。顏色呈灰、黃,其中二水硫酸鈣含量較高一般都在90%以上,含游離水一般在10%~15%,其中還含有飛灰、有機碳、碳酸鈣、亞硫酸鈣以及由鈉、鉀、鎂的硫酸鹽或氯化物組成的可溶性鹽等雜質。
3.2 煙氣脫硫石膏與天然建筑石膏比較
3.2.1 化學組成及細度
天然石膏與煙氣脫硫石膏的化學成分及細度見表1、表2。
表1 天然、脫硫石膏化學成分及細度 項 目CaOSiO2Al2O3SO3Fe2O3MgOLoss篩余(45 μm)/%天然石膏31.54.31.7341.11.151.3017.28.8脫硫石膏31.62.70.742.40.51.019.21.0
表2 顆粒粒徑分布粒度/μm806050403020105天然石膏篩余/%10.94.79.54.914.415.520.012.7脫篩石膏篩余/%5.015.58.321.931.015.71.70.4
注: 天然石膏中未計入8.8%大于80μm的顆粒。
煙氣脫硫石膏與天然石膏在化學組成上相差不大,品位相當,而天然石膏的雜質以粘土礦物為主,在磨細后顆粒較大,一般在140μm左右。
在雜質含量相同情況下,就脫硫石膏而言沒有參加反應的碳酸鈣顆粒一部分以石灰石顆粒形態單獨存在,另一部分以核形式存在于二水硫酸鈣中心,這就增加了有效參與水化反應的硫酸鈣顆粒數量,使其有效組分高于天然石膏,而天然石膏雜質在水化時一般不能參加反應,在一定程度上使天然石膏性能不及脫硫石膏。
3.2.2 脫硫建筑石膏的性能
脫硫建筑石膏的性能及其與天然建筑石膏的性能比較見表3。
表3 脫硫建筑石膏與天然建筑石膏性能比較石膏品種水膏比/%初凝/min終凝/min抗壓強度/MPa抗折強度/MPa脫硫建筑石膏
天然建筑石膏50
506.5
7.011.0
11.59.8
8.54.9
3.9脫硫建筑石膏
天然建筑石膏56.7
56.77.0
7.512.0
12.58.7
5.64.3
3.2脫硫建筑石膏
天然建筑石膏60
607.25
8.012.8
13.07.2
4.23.9
2.4脫硫建筑石膏
天然建筑石膏70
707.75
8.512.8
13.75.4
3.02.8
2.0
注: 脫硫建筑石膏標準稠度56.7%;天然建筑石膏標準稠度60%。
從表3可以看出,兩者標準稠度相差不大,凝結時間非常接近,但抗壓強度相差較大。在標準稠度需水量時,脫硫石膏的抗壓、抗折強度分別比天然石膏高出100%和80%,比國家標準優等品指標高78%和72%。在用水量高于標準稠度用水量25%時,脫硫建筑石膏的強度仍可達到國家標準優等品水平。而天然建筑石膏的用水量在低于標準稠度需水量6%時,其強度才能達到國家標準優等品水平。
脫硫建筑石膏的強度之所以高于天然建筑石膏是由于脫硫建筑石膏的結晶體為柱體,其結構緊密,致密的結晶結構網使水化、硬化體有較大的表觀密度,它比天然石膏硬化體高10%~20%,因而有較高強度;天然建筑石膏水化產物多為針狀、片狀結晶,而晶體接觸點間壓力較大,晶體結構較疏松故硬化體強度較低。
4. 煙氣脫硫石膏在建筑業、建材業中的應用
4.1 煙氣脫硫石膏種類
煙氣脫硫石膏有多種制造工藝,目前應用較為廣泛的有:
1) 石灰石-石膏濕法脫硫工藝;
2) 噴霧干燥法脫硫工藝;
3) 爐內噴鈣加尾部加濕活化脫硫工藝;
4) 煙氣循環流化床脫硫工藝;
5) 海水脫硫工藝;
6) 電子束法脫硫工藝;
7) 氨水洗滌法脫硫工藝。
不同的工藝所得石膏的化學組成及性能差別較大,利用的可能性、方法、用途均不一樣。其中以石灰石-石膏濕法脫硫工藝在技術上最為成熟,應用也最多,也只有石灰石濕法脫硫石膏便于應用,應用領域也比較廣泛。
石灰石濕法脫硫石膏(下指脫硫石膏)具有非常優越的性能,是很好的建材工業原料,在國內外應用都已很成熟。脫硫石膏在建筑業、建材業中主要應用作水泥緩凝劑、紙面石膏板、石膏空心板、石膏空心大板、石膏砌塊、粉刷石膏、自然平地面石膏漿料。
4.2 國外石灰石濕法脫硫石膏的發展
脫硫石膏的工業化生產和使用已超過20年之久。在美國、歐洲各國以及日本得到高度重視和很好發展。2000年美國工業附產石膏使用量已達600萬t,其中以煙氣脫硫石膏為主,主要用于波特蘭水泥、建筑石膏、各種石膏板,并成為石膏板,特別是紙面石膏板的首選原料。脫硫石膏在歐洲已經比較廣泛生產和應用。2000年在西歐和東歐的18個國家有9400MW電廠裝備了石灰石濕法煙氣脫硫裝置,生產1580萬t脫硫石膏,預計到2005年石灰石濕法脫硫石膏生產能力將達1930萬t,比2000年增長22%。歐洲脫硫石膏的數量和分布見表4,其中德國達到620萬t,占有歐洲最大份額。
表4 歐洲的脫硫石膏數量國 別已安裝的濕式煙氣脫硫系統/MW脫硫石膏數量2000年/千t2000年/千t奧 地 利1500100100比 利 時5003050克羅地亞21030110捷克共和國571019001500丹 麥4200330400芬 蘭1800170170法 國12006090德 國5100062006500希 臘450120190匈 牙 利60060320意 大 利41807001100荷 蘭4900340340波 蘭690013601830斯洛伐克4005050斯洛文尼亞275140320西 班 牙1750490490土 耳 其267031604700英 國59606001070全部歐洲942051584019330
目前美國脫硫石膏的利用率僅在7%~10%,而其中的49%用于生產紙面石膏板。日本1997年的利用量已達214.5萬t,利用率已達98%,主要用于紙面石膏板和水泥,其中石膏板占40.6%,水泥達57%。歐洲主要用于紙面石膏板、石膏砌塊自流平地面。
4.3 煙氣脫硫石膏在我國的發展
我國是以煤為主要能源的國家,在能源總量中75%是煤炭,這種狀況在短期內不會變化。據有關方面介紹,到2050年煤炭在中國能源中的比重不會低于60%,因此SO2的排放在短期內不會消除。據不完全統計2000年我國SO2排放已超過3000多萬t/年,隨著經濟的發展,這個數量還在繼續增加。其中全國燃煤電廠2000年SO2排放已占全國SO2排量的40%,預計到2010年將超過60%。SO2形成的酸雨區正在我國逐步擴大,已經給我國工農業生產及居民生活造成了巨大經濟損失和危害。為了解決這一危害,我國政府已制訂了相關法律和法規加以治理和控制。根據“國務院關于酸雨控制區和二氧化硫污染控制區有關問題的批復”(國函[1998]5號)文及“火電廠大氣污染物排放標準”(GB 13223-1996)的要求,預計到2010年全國需要對180臺機組安裝煙氣脫硫裝置,相當于44000MW裝機容量。2001~2005年全國需有15700MW裝機安裝煙氣脫硫裝置,其中國家電力公司有10000MW約40臺機組安裝煙氣脫硫裝置。
從1992年重慶珞璜電廠引進日本煙氣脫硫裝置以來,山西太原一電廠、重慶電廠、杭州半山電廠、北京第一熱電廠、廣東粵連電廠、揚州電廠相繼建成脫硫裝置,另有20多個電廠正在建設脫硫裝置,還有一批電廠正在規劃之中。煙氣脫硫裝置的建設為建材生產提供了數量充足品質優良的原材料,為代替天然石膏提供了資源條件。而煙氣脫硫石膏應用的水平又反過來影響和制約著脫硫石膏的利用和建設脫硫裝置業主的積極性。如果不能很好充分地應用,當把SO2從大氣中收下來解決了大氣排放的污染,就又變成了地面的固體廢棄物污染,增加了回收單位的處理麻煩和負擔,因此大力加強煙氣脫硫石膏的綜合利用,尤其是在建筑業、建材業中的利用就顯得極為重要。
4.4 煙氣脫硫石膏在建筑業、建材業中利用途徑
4.4.1 在水泥工業中的應用
水泥生產是利用脫硫石膏的最佳途徑,可以成為煙氣脫硫石膏的最大用戶。我國現有水泥企業7000家,分布在全國各地。2000年生產水泥熟料5億多t,磨制水泥7億多t。水泥生產過程中需摻加熟料重量3%~5%的天然二水石膏作緩凝劑,按平均4%計算,每年需用天然二水石膏2000萬t。在每個電廠周邊都有若干規模產量不等的水泥廠,只要做好交流、溝通、市場開拓和組織協調工作,電廠的脫硫石膏出路是可以解決的。在用作緩凝劑時可直接使用經過脫水的二水石膏,但需將粉狀石膏制成顆粒供水泥廠采用。
4.4.2 在建筑墻體粉刷中應用
2002年全國配制、使用水泥砂漿或石灰、水泥混合砂漿3.75億m3,使用水泥1.7億t,占當年全年水泥產量的17%。2002年全國各地新建城鎮住宅5億多m2,每10000m2建筑需用1400m3(合2700t)水泥砂漿。內墻墻面加天花面占整個建筑需粉刷表面加砌筑所用砂漿量的近70%。5億m2建筑內墻亦需8500萬t抹面砂漿,按石膏與料=1∶3計算,如全部用石膏,可用為2200萬t。
4.4.3 在紙面石膏板制造中應用
我國現有年產100萬m2能力以上的紙面石膏板生產線近百條,其中年產2000萬m2生產線7條,在建的年產3000萬m2生產線3條。2002年全國紙面石膏板生產能力近4億m2,銷售2億多m2。按厚度9.5cm計算,1m2紙面石膏板質量7~7.5kg,每年實用石膏140萬t,如年產能力全部發揮則需280萬t石膏。
4.4.4 在石膏建筑砌塊生產中應用
石膏砌塊主要用于框架結構建筑、鋼結構建筑、高層混凝土剪力墻結構的內隔墻,厚度一般為8cm,石膏砌塊隔墻1m3用石膏約30~35kg,每100萬m2石膏砌塊需用3萬t石膏。
另外在自流平地面、粘結石膏、裝飾體及線角中也有不少應用。
5. 在開發利用煙氣脫硫石膏過程中應注意的問題
(1) 在煙氣脫硫石膏工場應建立脫硫石膏的周轉貯藏庫,以備脫硫石膏的間斷性生產及供貨情況下,保證脫硫石膏用戶能連續正常生產而不受間斷性作業影響。
(2) 對于一時不能全部加以利用的企業,多余的部分應設法貯存,實在用不完的要傾倒到適當堆場廢棄。
(3) 在脫硫石膏中含有一定的可溶性鹽,特別是水溶性鎂鹽。水溶性硫酸鎂在制品用到建筑物數周以后,形成鹽霜析出。在水溶性鎂鹽小于100μg/g時,不會出現鹽霜。當超過100μg/g時在石膏懸浮液中加入一定量水泥可消除鹽霜。
6. 建議
(1) 煙氣脫硫石膏是一種性能非常優越的建筑材料或建筑材料制品原料,應大力宣傳充分加以利用,特別是在缺乏天然二水石膏的地方加強應用推廣,變廢為寶。
(2) 要本著多途徑、多品種、能用一點是一點的原則,盡可能將煙氣脫硫石膏的產品全部用完。
(3) 煙氣脫硫石膏的綜合利用是全社會的事,各部門應加強協作、協調,共同努力。生產煙氣脫硫石膏的部門應當盡可能自身組織加工利用,或與建材部門、企業密切配合加以利用。
(4) 在建材業利用以做水泥緩凝劑、建筑石膏、石膏砌塊、紙面石膏板、粉刷石膏為主。在做水泥緩凝劑時,要在煙氣脫硫石膏產出地制成顆粒送到水泥廠;用做粉刷石膏、石膏砌塊、紙面石膏板時應在脫硫石膏產出地加工成半水石膏,并作為一種商品供應企業使用。因此在電廠上煙氣脫硫石膏裝置時,應同時建設半水石膏的生產裝置。
(5) 價格是推廣應用的重要因素,應盡可能降低煙氣脫硫石膏生產成本和銷售價格,使采用企業在使用后比使天然石膏獲取同樣的或更大的利益。
(1) 石膏板。包括:紙面石膏板,石膏纖維板,石膏創花板,石膏空心條板,石膏空心大板。
(2) 石膏砌塊。包括:實心砌塊,空心砌塊。
(3) 粉刷石膏。
(4) 石膏天花板及裝飾件。
(5) 石膏線角。
(6) 石膏磚。
(7) 石膏粘結劑。
(8) 水泥緩凝劑。
(9) 加氣混凝土外加劑。
(10) 石膏灰漿(用于自流平地面)。
(11) 石膏模具,其中衛生陶瓷工業用量較大。
2. 石膏及其制品是標準的綠色建材
石膏用做建筑材料或建材制品有如下突出優點和比較優勢。
(1) 在建筑業、建材業廣泛使用的水泥、石灰、石膏三大膠材料中石膏的生產能耗最低。水泥、石灰、石膏生成最終產物的焙燒溫度分別為1450℃、850~950℃、170℃。石膏的生產能耗僅為水泥的1/4,石灰的1/3。
(2) 建筑石膏的燒成、石膏制品的生產和應用過程中不排放廢渣、廢水和對人體有害的物質,僅排出水蒸汽和一定粉塵。
(3) 材料在使用后可回收再利用,不產生廢料,不增加環境負荷。
(4) 建筑石膏是不燃材料,在發生火災時其所含的結晶水分解產生大量水蒸氣,水蒸氣幕阻隔燃燒的蔓延。在石膏中結晶水分解完后,受體的溫度才從140℃開始繼續上升,二水硫酸鈣中結晶水分解速度為每15min 6mm,對8cm厚的制品其耐火等級在4h以上。而且石膏在受火時不易產生崩裂。
(5) 建筑石膏及制品的成型水料比在0.6~0.8,水化硬化后大量游離水在干燥過程中蒸發,制品中留下大量孔隙。在室內濕度大時,這些孔隙將水分吸入,濕度小時又釋放出來,形成調節室內濕度的“呼吸功能”使人感到舒適。
(6) 石膏建材制品生產速度快,施工效率高,基本上屬干作業。由于制品尺寸精度高,墻面不用抹灰,只需刮一層薄薄的膩子找平即可,不像水泥砂漿面層需等28天后才能進行裝飾。
可以說建筑石膏是能真正實現清潔生產的標準的綠色建材、生態建材、環保建材,是可以實現持續發展的,安全、舒適、環保的建筑材料。
3. 煙氣脫硫石膏的性能
3.1 基本性能
煙氣脫硫石膏呈較細顆粒狀,平均粒徑約40~60μm,顆粒呈短柱狀,徑長比在1.5~2.5之間。顏色呈灰、黃,其中二水硫酸鈣含量較高一般都在90%以上,含游離水一般在10%~15%,其中還含有飛灰、有機碳、碳酸鈣、亞硫酸鈣以及由鈉、鉀、鎂的硫酸鹽或氯化物組成的可溶性鹽等雜質。
3.2 煙氣脫硫石膏與天然建筑石膏比較
3.2.1 化學組成及細度
天然石膏與煙氣脫硫石膏的化學成分及細度見表1、表2。
表1 天然、脫硫石膏化學成分及細度 項 目CaOSiO2Al2O3SO3Fe2O3MgOLoss篩余(45 μm)/%天然石膏31.54.31.7341.11.151.3017.28.8脫硫石膏31.62.70.742.40.51.019.21.0
表2 顆粒粒徑分布粒度/μm806050403020105天然石膏篩余/%10.94.79.54.914.415.520.012.7脫篩石膏篩余/%5.015.58.321.931.015.71.70.4
注: 天然石膏中未計入8.8%大于80μm的顆粒。
煙氣脫硫石膏與天然石膏在化學組成上相差不大,品位相當,而天然石膏的雜質以粘土礦物為主,在磨細后顆粒較大,一般在140μm左右。
在雜質含量相同情況下,就脫硫石膏而言沒有參加反應的碳酸鈣顆粒一部分以石灰石顆粒形態單獨存在,另一部分以核形式存在于二水硫酸鈣中心,這就增加了有效參與水化反應的硫酸鈣顆粒數量,使其有效組分高于天然石膏,而天然石膏雜質在水化時一般不能參加反應,在一定程度上使天然石膏性能不及脫硫石膏。
3.2.2 脫硫建筑石膏的性能
脫硫建筑石膏的性能及其與天然建筑石膏的性能比較見表3。
表3 脫硫建筑石膏與天然建筑石膏性能比較石膏品種水膏比/%初凝/min終凝/min抗壓強度/MPa抗折強度/MPa脫硫建筑石膏
天然建筑石膏50
506.5
7.011.0
11.59.8
8.54.9
3.9脫硫建筑石膏
天然建筑石膏56.7
56.77.0
7.512.0
12.58.7
5.64.3
3.2脫硫建筑石膏
天然建筑石膏60
607.25
8.012.8
13.07.2
4.23.9
2.4脫硫建筑石膏
天然建筑石膏70
707.75
8.512.8
13.75.4
3.02.8
2.0
注: 脫硫建筑石膏標準稠度56.7%;天然建筑石膏標準稠度60%。
從表3可以看出,兩者標準稠度相差不大,凝結時間非常接近,但抗壓強度相差較大。在標準稠度需水量時,脫硫石膏的抗壓、抗折強度分別比天然石膏高出100%和80%,比國家標準優等品指標高78%和72%。在用水量高于標準稠度用水量25%時,脫硫建筑石膏的強度仍可達到國家標準優等品水平。而天然建筑石膏的用水量在低于標準稠度需水量6%時,其強度才能達到國家標準優等品水平。
脫硫建筑石膏的強度之所以高于天然建筑石膏是由于脫硫建筑石膏的結晶體為柱體,其結構緊密,致密的結晶結構網使水化、硬化體有較大的表觀密度,它比天然石膏硬化體高10%~20%,因而有較高強度;天然建筑石膏水化產物多為針狀、片狀結晶,而晶體接觸點間壓力較大,晶體結構較疏松故硬化體強度較低。
4. 煙氣脫硫石膏在建筑業、建材業中的應用
4.1 煙氣脫硫石膏種類
煙氣脫硫石膏有多種制造工藝,目前應用較為廣泛的有:
1) 石灰石-石膏濕法脫硫工藝;
2) 噴霧干燥法脫硫工藝;
3) 爐內噴鈣加尾部加濕活化脫硫工藝;
4) 煙氣循環流化床脫硫工藝;
5) 海水脫硫工藝;
6) 電子束法脫硫工藝;
7) 氨水洗滌法脫硫工藝。
不同的工藝所得石膏的化學組成及性能差別較大,利用的可能性、方法、用途均不一樣。其中以石灰石-石膏濕法脫硫工藝在技術上最為成熟,應用也最多,也只有石灰石濕法脫硫石膏便于應用,應用領域也比較廣泛。
石灰石濕法脫硫石膏(下指脫硫石膏)具有非常優越的性能,是很好的建材工業原料,在國內外應用都已很成熟。脫硫石膏在建筑業、建材業中主要應用作水泥緩凝劑、紙面石膏板、石膏空心板、石膏空心大板、石膏砌塊、粉刷石膏、自然平地面石膏漿料。
4.2 國外石灰石濕法脫硫石膏的發展
脫硫石膏的工業化生產和使用已超過20年之久。在美國、歐洲各國以及日本得到高度重視和很好發展。2000年美國工業附產石膏使用量已達600萬t,其中以煙氣脫硫石膏為主,主要用于波特蘭水泥、建筑石膏、各種石膏板,并成為石膏板,特別是紙面石膏板的首選原料。脫硫石膏在歐洲已經比較廣泛生產和應用。2000年在西歐和東歐的18個國家有9400MW電廠裝備了石灰石濕法煙氣脫硫裝置,生產1580萬t脫硫石膏,預計到2005年石灰石濕法脫硫石膏生產能力將達1930萬t,比2000年增長22%。歐洲脫硫石膏的數量和分布見表4,其中德國達到620萬t,占有歐洲最大份額。
表4 歐洲的脫硫石膏數量國 別已安裝的濕式煙氣脫硫系統/MW脫硫石膏數量2000年/千t2000年/千t奧 地 利1500100100比 利 時5003050克羅地亞21030110捷克共和國571019001500丹 麥4200330400芬 蘭1800170170法 國12006090德 國5100062006500希 臘450120190匈 牙 利60060320意 大 利41807001100荷 蘭4900340340波 蘭690013601830斯洛伐克4005050斯洛文尼亞275140320西 班 牙1750490490土 耳 其267031604700英 國59606001070全部歐洲942051584019330
目前美國脫硫石膏的利用率僅在7%~10%,而其中的49%用于生產紙面石膏板。日本1997年的利用量已達214.5萬t,利用率已達98%,主要用于紙面石膏板和水泥,其中石膏板占40.6%,水泥達57%。歐洲主要用于紙面石膏板、石膏砌塊自流平地面。
4.3 煙氣脫硫石膏在我國的發展
我國是以煤為主要能源的國家,在能源總量中75%是煤炭,這種狀況在短期內不會變化。據有關方面介紹,到2050年煤炭在中國能源中的比重不會低于60%,因此SO2的排放在短期內不會消除。據不完全統計2000年我國SO2排放已超過3000多萬t/年,隨著經濟的發展,這個數量還在繼續增加。其中全國燃煤電廠2000年SO2排放已占全國SO2排量的40%,預計到2010年將超過60%。SO2形成的酸雨區正在我國逐步擴大,已經給我國工農業生產及居民生活造成了巨大經濟損失和危害。為了解決這一危害,我國政府已制訂了相關法律和法規加以治理和控制。根據“國務院關于酸雨控制區和二氧化硫污染控制區有關問題的批復”(國函[1998]5號)文及“火電廠大氣污染物排放標準”(GB 13223-1996)的要求,預計到2010年全國需要對180臺機組安裝煙氣脫硫裝置,相當于44000MW裝機容量。2001~2005年全國需有15700MW裝機安裝煙氣脫硫裝置,其中國家電力公司有10000MW約40臺機組安裝煙氣脫硫裝置。
從1992年重慶珞璜電廠引進日本煙氣脫硫裝置以來,山西太原一電廠、重慶電廠、杭州半山電廠、北京第一熱電廠、廣東粵連電廠、揚州電廠相繼建成脫硫裝置,另有20多個電廠正在建設脫硫裝置,還有一批電廠正在規劃之中。煙氣脫硫裝置的建設為建材生產提供了數量充足品質優良的原材料,為代替天然石膏提供了資源條件。而煙氣脫硫石膏應用的水平又反過來影響和制約著脫硫石膏的利用和建設脫硫裝置業主的積極性。如果不能很好充分地應用,當把SO2從大氣中收下來解決了大氣排放的污染,就又變成了地面的固體廢棄物污染,增加了回收單位的處理麻煩和負擔,因此大力加強煙氣脫硫石膏的綜合利用,尤其是在建筑業、建材業中的利用就顯得極為重要。
4.4 煙氣脫硫石膏在建筑業、建材業中利用途徑
4.4.1 在水泥工業中的應用
水泥生產是利用脫硫石膏的最佳途徑,可以成為煙氣脫硫石膏的最大用戶。我國現有水泥企業7000家,分布在全國各地。2000年生產水泥熟料5億多t,磨制水泥7億多t。水泥生產過程中需摻加熟料重量3%~5%的天然二水石膏作緩凝劑,按平均4%計算,每年需用天然二水石膏2000萬t。在每個電廠周邊都有若干規模產量不等的水泥廠,只要做好交流、溝通、市場開拓和組織協調工作,電廠的脫硫石膏出路是可以解決的。在用作緩凝劑時可直接使用經過脫水的二水石膏,但需將粉狀石膏制成顆粒供水泥廠采用。
4.4.2 在建筑墻體粉刷中應用
2002年全國配制、使用水泥砂漿或石灰、水泥混合砂漿3.75億m3,使用水泥1.7億t,占當年全年水泥產量的17%。2002年全國各地新建城鎮住宅5億多m2,每10000m2建筑需用1400m3(合2700t)水泥砂漿。內墻墻面加天花面占整個建筑需粉刷表面加砌筑所用砂漿量的近70%。5億m2建筑內墻亦需8500萬t抹面砂漿,按石膏與料=1∶3計算,如全部用石膏,可用為2200萬t。
4.4.3 在紙面石膏板制造中應用
我國現有年產100萬m2能力以上的紙面石膏板生產線近百條,其中年產2000萬m2生產線7條,在建的年產3000萬m2生產線3條。2002年全國紙面石膏板生產能力近4億m2,銷售2億多m2。按厚度9.5cm計算,1m2紙面石膏板質量7~7.5kg,每年實用石膏140萬t,如年產能力全部發揮則需280萬t石膏。
4.4.4 在石膏建筑砌塊生產中應用
石膏砌塊主要用于框架結構建筑、鋼結構建筑、高層混凝土剪力墻結構的內隔墻,厚度一般為8cm,石膏砌塊隔墻1m3用石膏約30~35kg,每100萬m2石膏砌塊需用3萬t石膏。
另外在自流平地面、粘結石膏、裝飾體及線角中也有不少應用。
5. 在開發利用煙氣脫硫石膏過程中應注意的問題
(1) 在煙氣脫硫石膏工場應建立脫硫石膏的周轉貯藏庫,以備脫硫石膏的間斷性生產及供貨情況下,保證脫硫石膏用戶能連續正常生產而不受間斷性作業影響。
(2) 對于一時不能全部加以利用的企業,多余的部分應設法貯存,實在用不完的要傾倒到適當堆場廢棄。
(3) 在脫硫石膏中含有一定的可溶性鹽,特別是水溶性鎂鹽。水溶性硫酸鎂在制品用到建筑物數周以后,形成鹽霜析出。在水溶性鎂鹽小于100μg/g時,不會出現鹽霜。當超過100μg/g時在石膏懸浮液中加入一定量水泥可消除鹽霜。
6. 建議
(1) 煙氣脫硫石膏是一種性能非常優越的建筑材料或建筑材料制品原料,應大力宣傳充分加以利用,特別是在缺乏天然二水石膏的地方加強應用推廣,變廢為寶。
(2) 要本著多途徑、多品種、能用一點是一點的原則,盡可能將煙氣脫硫石膏的產品全部用完。
(3) 煙氣脫硫石膏的綜合利用是全社會的事,各部門應加強協作、協調,共同努力。生產煙氣脫硫石膏的部門應當盡可能自身組織加工利用,或與建材部門、企業密切配合加以利用。
(4) 在建材業利用以做水泥緩凝劑、建筑石膏、石膏砌塊、紙面石膏板、粉刷石膏為主。在做水泥緩凝劑時,要在煙氣脫硫石膏產出地制成顆粒送到水泥廠;用做粉刷石膏、石膏砌塊、紙面石膏板時應在脫硫石膏產出地加工成半水石膏,并作為一種商品供應企業使用。因此在電廠上煙氣脫硫石膏裝置時,應同時建設半水石膏的生產裝置。
(5) 價格是推廣應用的重要因素,應盡可能降低煙氣脫硫石膏生產成本和銷售價格,使采用企業在使用后比使天然石膏獲取同樣的或更大的利益。