工業(yè)附產(chǎn)石膏資源化利用

    摘要:

    工業(yè)附產(chǎn)石膏已到了非利用不可的地步,如不很好地解決,將影響到我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,對(duì)環(huán)境造成極大危害。本文結(jié)合國(guó)外經(jīng)驗(yàn),提出解決我國(guó)工業(yè)附產(chǎn)石膏的根本出路在于建材,在于新工藝和新技術(shù)。只要我們加大這方面的研發(fā)力度,在近幾年內(nèi)控制住工業(yè)附產(chǎn)石膏的增長(zhǎng)速度,最終利用率達(dá)到如高爐礦渣一樣,成為可利用的寶貴資源,而不是廢渣。

    關(guān)鍵詞: 
工業(yè)附產(chǎn)石膏    資源化    產(chǎn)業(yè)化    可持續(xù)發(fā)展

    1 我國(guó)工業(yè)附產(chǎn)石膏現(xiàn)狀

    1.1 我國(guó)工業(yè)附產(chǎn)石膏品種及產(chǎn)量
    石膏 (二水硫酸鈣caso4-2H20)是一種天然礦物,但是人類(lèi)也能用化學(xué)方法人工合成,在工業(yè)化進(jìn)程中生產(chǎn)磷胺,添加劑、檸檬酸、煙氣脫硫和各種無(wú)機(jī)鹽等產(chǎn)品,都能排出以二水硫酸鈣為主要成分的化學(xué)合成石膏,而且絕大部分未被利用,占地堆放,成為危害環(huán)境的工業(yè)廢渣。
 
    我國(guó)目前產(chǎn)生的工業(yè)附產(chǎn)石膏,按產(chǎn)出行業(yè)和品種分共有9種,它們是:煙氣脫硫石膏、磷石膏、檸檬酸石膏、鹽石膏、味精石膏、銅石膏、氟石膏、鈦石膏、添加劑石膏。據(jù)不完全調(diào)查,每年排出的工業(yè)廢渣石膏約為:磷石膏1000萬(wàn)t,煙氣脫硫石膏為200萬(wàn)t,檸檬酸石膏為80萬(wàn)t,其它種類(lèi)化學(xué)石膏約近100萬(wàn)t。全年共1380萬(wàn)t左右,相當(dāng)于全國(guó)天然石膏開(kāi)采量的35%,如此巨大的工業(yè)附產(chǎn)石膏,如果能很好地開(kāi)發(fā)利用,變廢為寶,對(duì)人類(lèi)將是一筆可貴的資源財(cái)富,如果不能很好地利用,對(duì)環(huán)境將造成嚴(yán)重污染,并對(duì)電力、化工等工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重的影響。
 
    隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)力度的增大,對(duì)工業(yè)廢棄物管理也越來(lái)越嚴(yán),處罰力度也越來(lái)越大,隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快,經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng),工業(yè)附產(chǎn)石膏也越來(lái)越多。以脫硫石膏為例,國(guó)家規(guī)定,新建電廠必須配套脫硫裝置,老電廠要逐步配套脫硫裝置,以減少酸雨對(duì)環(huán)境的影響,如能全部實(shí)施,我國(guó)到2010年將增加脫硫石膏1500萬(wàn)t左右,再加上其它行業(yè)排出的工業(yè)廢渣石膏總產(chǎn)量可達(dá)到3500萬(wàn)t左右,產(chǎn)量是巨大的。
 
    1.2 我國(guó)工業(yè)附產(chǎn)石膏的利用現(xiàn)狀
    我國(guó)目前對(duì)工業(yè)附產(chǎn)石膏的利用已經(jīng)開(kāi)始,但總體講,工業(yè)廢渣水的利用率非常低,用量不到排出量的3%,約30萬(wàn)t左右,用途主要有以下幾個(gè)方面:

    (1) 經(jīng)漂洗烘干后用于水泥工業(yè)做緩凝劑;
    (2) 經(jīng)漂洗甩干后用于生產(chǎn)普通β型石膏粉,并生產(chǎn)石膏砌塊、板材等石膏制品;
    (3 )直接用于農(nóng)業(yè),做土壤的改良劑;
    (4 )直接用于筑路的路基材料;
    (5) 用磷石膏做原料,生產(chǎn)硫酸和水泥。

    1.3 國(guó)外工業(yè)附產(chǎn)石膏應(yīng)用情況
    國(guó)外工業(yè)附產(chǎn)石膏應(yīng)用最好的國(guó)家應(yīng)首推日本,其次是歐洲。由于日本是一個(gè)礦產(chǎn)資源及其貧乏的國(guó)家,無(wú)天然石膏資源,所以,日本工業(yè)附產(chǎn)石膏(主要是煙氣脫硫石膏和磷石膏)全部利用,基本上全部用于建筑制品(石膏砌塊、各種石膏板、抹灰石膏等),每年還要從泰國(guó)進(jìn)口大量天然石膏。
 
    歐美在工業(yè)附產(chǎn)石膏利用方面做得也很好,煙氣脫硫石膏占到90%,幾乎所有的煙氣脫硫石膏、磷石膏也全部或部分用于建筑制品,筆者曾到德國(guó)考察,他們電廠產(chǎn)生的煙氣脫硫石膏主要用于紙石膏板,石膏砌塊,粉刷石膏等制品,已基本消除對(duì)環(huán)境的污染,轉(zhuǎn)變成為可利用資源。

    歐美除了煙氣脫硫石膏、磷石膏外,其它類(lèi)型的工業(yè)廢渣石膏很少,綜合利用的壓力相對(duì)比中國(guó)小。

    2 工業(yè)附產(chǎn)石膏處理的緊迫性及其途徑

    2.1 處理工業(yè)附產(chǎn)石膏的緊迫性和必要性
    巨大的工業(yè)附產(chǎn)石膏的排放,現(xiàn)階段已對(duì)我國(guó)環(huán)境造成了很大危害,這種危害隨著工業(yè)附產(chǎn)石膏排放量的增加而日趨嚴(yán)重,國(guó)家法規(guī)政策的處罰(罰款)也越來(lái)越嚴(yán)。工業(yè)附產(chǎn)石膏已對(duì)城市水源、河流造成污染。例如:寧夏某廠的磷石膏堆場(chǎng)正好處于銀川市水源上游,有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷滲人地下,對(duì)銀川市水源造成危害,一遇大雨,磷石膏隨河水沖進(jìn)黃河,對(duì)黃河造成污染;又如四川某企業(yè),每年排出近80萬(wàn)t磷石膏,早已堆積如山,占地?cái)?shù)百畝。這種現(xiàn)象太多,不一一贅述。我國(guó)工業(yè)附產(chǎn)石膏已到了非處理不可的地步,如再不重視處理,將直接嚴(yán)重影響到企業(yè)的發(fā)展和生存。
 
    中國(guó)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的國(guó)家,對(duì)天然礦產(chǎn)資源的依賴(lài)性越來(lái)越大,雖然中國(guó)石膏儲(chǔ)量豐富,但天然礦產(chǎn)資源并不是取之不盡用之不竭的東西,而是挖一點(diǎn)少一點(diǎn),石膏也不例外。我國(guó)湖北應(yīng)城石膏礦經(jīng)過(guò)百年的采挖,現(xiàn)已基本枯竭,其他地方也有類(lèi)似情況,這給我們敲響了警鐘,過(guò)度開(kāi)采天然資源,將不利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,反而對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境起到負(fù)面作用。
 
    保護(hù)環(huán)境,可持續(xù)發(fā)展是我國(guó)加速工業(yè)化進(jìn)程的必由之路,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,就必須將大量的工業(yè)附產(chǎn)石膏當(dāng)做資源來(lái)加以利用和研究開(kāi)發(fā),全國(guó)每年排放的工業(yè)廢渣石膏約1380萬(wàn)t,如果將其全部利用,就相當(dāng)于我國(guó)增加了年產(chǎn)30萬(wàn)t石膏礦井40個(gè),等于每年節(jié)約了1380萬(wàn)t天然石膏礦產(chǎn)資源,對(duì)于我國(guó)石膏工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,對(duì)于子孫后代都具有非常重要的意義。

    2.2 工業(yè)附產(chǎn)石膏的處理方式
    工業(yè)附產(chǎn)石膏數(shù)量如此之大,零打碎敲,不成規(guī)模,解決不了問(wèn)題,縱觀我國(guó)天然石膏應(yīng)用領(lǐng)域及國(guó)外工業(yè)附產(chǎn)石膏的廣泛應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn),就可以看出,建材工業(yè)及新型建材制品行業(yè)是應(yīng)用石膏最廣泛、用量最大的領(lǐng)域,是解決工業(yè)附產(chǎn)石膏的根本出路。
 
    我國(guó)水泥產(chǎn)量已突破7.0億t,按噸水泥4%的石膏用量計(jì)算,需用天然石膏近3000萬(wàn)t,如果有20%產(chǎn)量使用工業(yè)廢渣石膏,也能達(dá)到500萬(wàn)t以上。安徽銅陵和蚌埠檸檬酸石膏經(jīng)處理后用于水泥工業(yè)以及用于生產(chǎn)各種建材制品。
 
    各種工業(yè)附產(chǎn)石膏經(jīng)過(guò)脫水前處理或不處理(直接方式)都可用來(lái)生產(chǎn)制作各種石膏制品,例如:山東泰和集團(tuán),紙面石膏板已摻加30%磷石膏,摻人部分脫硫石膏也可生產(chǎn)紙面石膏板。同時(shí)還可用于石膏砌塊、條板、粉刷石膏、自流平石膏、嵌縫石膏和膩?zhàn)拥纳a(chǎn)。山東青島、四川龍蟒集團(tuán)、重慶等地已開(kāi)始使用工業(yè)附產(chǎn)生產(chǎn)石膏制品,并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
 
    工業(yè)附產(chǎn)石膏有些可用于改良農(nóng)田,例如:磷石膏、煙氣脫硫石膏等,有些地方將工業(yè)附產(chǎn)石膏用于修建公路和高速公路的路基墊層。

    3 工業(yè)附產(chǎn)石膏處理的最新技術(shù)和發(fā)展

    3.1 存在問(wèn)題
    由于在各種類(lèi)工業(yè)附產(chǎn)石膏中含有有害成份,不能用現(xiàn)有的工藝和設(shè)備(即用天然石膏的生產(chǎn)工藝和設(shè)備)生產(chǎn)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的石膏粉。因?yàn)楦鞣N工業(yè)廢渣中,含有少量但對(duì)石膏粉性能影響極大的殘留物,如:磷石膏中的有機(jī)和無(wú)機(jī)磷,氯化鹽,檸檬酸石膏中的殘留酸,都會(huì)影響石膏粉的質(zhì)量;強(qiáng)度上不去,達(dá)不到國(guó)標(biāo)中優(yōu)等品水平(抗折強(qiáng)度2.1M Pa);或凝結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(超過(guò)30分鐘),工程中無(wú)法使用;或用制作的石膏制品強(qiáng)度很低,性能指標(biāo)上不去等,嚴(yán)重地影響了工業(yè)附產(chǎn)石膏的利用。有的企業(yè)對(duì)磷石膏先進(jìn)行漂洗,洗去其有害的可溶雜質(zhì)。但洗滌污水無(wú)法處理,且需大量水(每洗1t渣需2.5t水),不符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策。由于增加了生產(chǎn)工序,致使生產(chǎn)成本上升。

    3.2 工業(yè)附產(chǎn)石膏開(kāi)發(fā)利用最新技術(shù)
    針對(duì)工業(yè)附產(chǎn)石膏利用中存在的問(wèn)題,寧夏石膏工程技術(shù)研究中心最近研究開(kāi)發(fā)出一整套新技術(shù)、新工藝。這套新工藝新技術(shù)可大規(guī)模的利用處理磷石膏和其它工業(yè)廢渣石膏,并生產(chǎn)出高強(qiáng)度的石膏粉(見(jiàn)表1),在同一設(shè)備中同時(shí)也可生產(chǎn)半水石膏粉,產(chǎn)品質(zhì)量如表2

表 1  高 強(qiáng) 石 膏 粉
用水量(%)
凝結(jié)時(shí)間(min)
3d 強(qiáng)度(MPa)
膨脹率(%)
初凝
終凝
抗折
抗壓
42
58
69
10.4
45
0.1
相當(dāng)水泥42.5#強(qiáng)度
 
表2 半水石膏粉(β)型
標(biāo)稠
凝結(jié)時(shí)間(min)
2h強(qiáng)度(MPa)
%
初凝
終凝
抗折
抗壓
68
6
9
2.90
7.04
半水石膏粉質(zhì)量超過(guò)國(guó)際中優(yōu)等品水平
 
    這套新工藝不需對(duì)磷石膏進(jìn)行預(yù)洗和烘干,直接人窯脫水,使有害成份轉(zhuǎn)變成無(wú)害的惰性材料,從而提高了石膏粉的質(zhì)量,保證了其高強(qiáng)度。這項(xiàng)技術(shù)已通過(guò)中試,技術(shù)成熟穩(wěn)定,已形成產(chǎn)年5萬(wàn)一10萬(wàn)t產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,是迄今為止,規(guī)模最大的一套處理裝置,其工藝簡(jiǎn)捷流暢,無(wú)二次污染。產(chǎn)品主要用于(1)生產(chǎn)石膏砌塊。(2)生產(chǎn)粉刷石膏。(3)自流平石膏。(4) 黏接石膏、嵌縫石膏、石膏膩?zhàn)拥取?/DIV>

    這套技術(shù)完全以工業(yè)附產(chǎn)石膏為原料,加之國(guó)家優(yōu)惠稅收政策,生產(chǎn)成本很低,在市場(chǎng)上極具競(jìng)爭(zhēng)力。粉刷石膏的生產(chǎn)成本可與水泥相競(jìng)爭(zhēng),石膏砌塊成本是天然石膏砌塊的3/5,這套系統(tǒng)適合各種工業(yè)廢渣石膏,將是今后處理工業(yè)附產(chǎn)石膏的主導(dǎo)工藝和技術(shù)。

    4 結(jié)束語(yǔ)

    工業(yè)附產(chǎn)石膏的開(kāi)發(fā)利用日益緊迫,應(yīng)引起各方面高度重視,是關(guān)系到我國(guó)經(jīng)濟(jì)今后可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。利用好了是寶貴的資源,利用不好就是危害環(huán)境的廢渣,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已給我們利用工業(yè)附產(chǎn)石膏提供了現(xiàn)實(shí)的可能性。我們要將工業(yè)附產(chǎn)石膏當(dāng)作資源來(lái)開(kāi)發(fā)利用,節(jié)約天然石膏資源,給我們子孫后代留下美好的生存環(huán)境和寶貴的資源。
 

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