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，將影響到我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，對環(huán)境造成極大危害。本文結(jié)合國外經(jīng)驗，提出解決我國工業(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)石膏的增長速度，最終利用率達到如高爐礦渣一樣，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 我國工業(yè)附產(chǎn)石膏現(xiàn)狀
1.1 我國工業(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，但是人類也能用化學方法人工合成，在工業(yè)化進程中生產(chǎn)磷胺，添加劑、檸檬酸、煙氣脫硫和各種無機鹽等產(chǎn)品，都能排出以二水硫酸鈣為主要成分的化學合成石膏，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t，煙氣脫硫石膏為200萬t，檸檬酸石膏為80萬t，其它種類化學石膏約近100萬t。全年共1380萬t左右，相當于全國天然石膏開采量的35%，如此巨大的工業(yè)附產(chǎn)石膏，如果能很好地開發(fā)利用，變廢為寶，對人類將是一筆可貴的資源財富，如果不能很好地利用，對環(huán)境將造成嚴重污染，并對電力、化工等工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來嚴重的影響。隨著國家對環(huán)境保護力度的增大，對工業(yè)廢棄物管理也越來越嚴，處罰力度也越來越大，隨著我國工業(yè)化進程的加快，經(jīng)濟高速增長，工業(yè)附產(chǎn)石膏也越來越多。以脫硫石膏為例，國家規(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，以減少酸雨對環(huán)境的影響，如能全部實施，我國到2010年將增加脫硫石膏1500萬t左右，再加上其它行業(yè)排出的工業(yè)廢渣石膏總產(chǎn)量可達到3500萬t左右，產(chǎn)量是巨大的。 1.2 我國工業(yè)附產(chǎn)石膏的利用現(xiàn)狀
我國目前對工業(yè)附產(chǎn)石膏的利用已經(jīng)開始，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t左右，用途主要有以下幾個方面:
(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 國外工業(yè)附產(chǎn)石膏應用情況
國外工業(yè)附產(chǎn)石膏應用最好的國家應首推日本，其次是歐洲。由于日本是一個礦產(chǎn)資源及其貧乏的國家，無天然石膏資源，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)，每年還要從泰國進口大量天然石膏。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，其它類型的工業(yè)廢渣石膏很少，綜合利用的壓力相對比中國小。
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)階段已對我國環(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重，國家法規(guī)政策的處罰(罰款)也越來越嚴。工業(yè)附產(chǎn)石膏已對城市水源、河流造成污染。例如:寧夏某廠的磷石膏堆場正好處于銀川市水源上游，有機磷和無機磷滲人地下，對銀川市水源造成危害，一遇大雨，磷石膏隨河水沖進黃河，對黃河造成污染;又如四川某企業(yè)，每年排出近80萬t磷石膏，早已堆積如山，占地數(shù)百畝。這種現(xiàn)象太多，不一一贅述。我國工業(yè)附產(chǎn)石膏已到了非處理不可的地步，如再不重視處理，將直接嚴重影響到企業(yè)的發(fā)展和生存。中國是一個經(jīng)濟高速發(fā)展的國家，對天然礦產(chǎn)資源的依賴性越來越大，雖然中國石膏儲量豐富，但天然礦產(chǎn)資源并不是取之不盡用之不竭的東西，而是挖一點少一點，石膏也不例外。我國湖北應城石膏礦經(jīng)過百年的采挖，現(xiàn)已基本枯竭，其他地方也有類似情況，這給我們敲響了警鐘，過度開采天然資源，將不利于我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，反而對經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境起到負面作用。保護環(huán)境，可持續(xù)發(fā)展是我國加速工業(yè)化進程的必由之路，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就必須將大量的工業(yè)附產(chǎn)石膏當做資源來加以利用和研究開發(fā)，全國每年排放的工業(yè)廢渣石膏約1380萬t，如果將其全部利用，就相當于我國增加了年產(chǎn)30萬t石膏礦井40個，等于每年節(jié)約了1380萬t天然石膏礦產(chǎn)資源，對于我國石膏工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對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，解決不了問題，縱觀我國天然石膏應用領(lǐng)域及國外工業(yè)附產(chǎn)石膏的廣泛應用的經(jīng)驗，就可以看出，建材工業(yè)及新型建材制品行業(yè)是應用石膏最廣泛、用量最大的領(lǐng)域，是解決工業(yè)附產(chǎn)石膏的根本出路。我國水泥產(chǎn)量已突破7.0億t，按噸水泥4%的石膏用量計算，需用天然石膏近3000萬t，如果有20%產(chǎn)量使用工業(yè)廢渣石膏，也能達到500萬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)過脫水前處理或不處理(直接方式)都可用來生產(chǎn)制作各種石膏制品，例如:山東泰和集團，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、嵌縫石膏和膩子的生產(chǎn)。山東青島、四川龍蟒集團、重慶等地已開始使用工業(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 存在問題
由于在各種類工業(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)出符合國家標準的石膏粉。因為各種工業(yè)廢渣中，含有少量但對石膏粉性能影響極大的殘留物，如:磷石膏中的有機和無機磷，氯化鹽，檸檬酸石膏中的殘留酸，都會影響石膏粉的質(zhì)量;強度上不去，達不到國標中優(yōu)等品水平(抗折強度2.1M Pa);或凝結(jié)時間過長(超過30分鐘)，工程中無法使用;或用制作的石膏制品強度很低，性能指標上不去等，嚴重地影響了工業(yè)附產(chǎn)石膏的利用。有的企業(yè)對磷石膏先進行漂洗，洗去其有害的可溶雜質(zhì)。但洗滌污水無法處理，且需大量水(每洗1t渣需2.5t水)，不符合國家產(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)石膏開發(fā)利用最新技術(shù)
針對工業(yè)附產(chǎn)石膏利用中存在的問題，寧夏石膏工程技術(shù)研究中心最近研究開發(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)出高強度的石膏粉(見表1)，在同一設(shè)備中同時也可生產(chǎn)半水石膏粉，產(chǎn)品質(zhì)量如表2
表 1 高強石膏粉

用水量	凝結(jié)時間		3d 強度		膨脹率
	初凝	終凝	抗折	抗壓
42	58	69	10.4	45	0.1
相當水泥42.5#強度

表2 半水石膏粉型

標稠	凝結(jié)時間		2h強度
%	初凝	終凝	抗折	抗壓
68	6	9	2.90	7.04
半水石膏粉質(zhì)量超過國際中優(yōu)等品水平

這套新工藝不需對磷石膏進行預洗和烘干，直接人窯脫水，使有害成份轉(zhuǎn)變成無害的惰性材料，從而提高了石膏粉的質(zhì)量，保證了其高強度。這項技術(shù)已通過中試，技術(shù)成熟穩(wěn)定，已形成產(chǎn)年5萬一10萬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，其工藝簡捷流暢，無二次污染。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、石膏膩子等。
這套技術(shù)完全以工業(yè)附產(chǎn)石膏為原料，加之國家優(yōu)惠稅收政策，生產(chǎn)成本很低，在市場上極具競爭力。粉刷石膏的生產(chǎn)成本可與水泥相競爭，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)石膏的主導工藝和技術(shù)。
4 結(jié)束語
工業(yè)附產(chǎn)石膏的開發(fā)利用日益緊迫，應引起各方面高度重視，是關(guān)系到我國經(jīng)濟今后可持續(xù)發(fā)展的問題。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)實的可能性。我們要將工業(yè)附產(chǎn)石膏當作資源來開發(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。