一、技術背景
高氯脫硫石膏是指氯含量高于行業標準三級指標的脫硫石膏,主要成因是煙氣脫硫系統吸收塔中氯離子含量的控制不當和脫水過程中的工藝控制不當。若高氯脫硫石膏大量堆放,揮發后的酸性物質又加重了酸雨的危害;經雨水沖刷后的脫硫石膏滲入土地、農田,污染地下、地表水;造成二次污染,對氣候、土壤、植物和人類健康帶來危害。因此如果采取切實有效的措施,將會遏制高氯脫硫石膏對環境造成的危害,并能資源化利用高氯脫硫石膏。
隨著高氯脫硫石膏量的日益增加及高氯脫硫石膏成分的變化,現有的高氯脫硫石膏應用技術逐漸不能滿足要求,尋找一種普遍適合再利用所有高氯脫硫石膏,實現高附加值產出和資源化的綜合利用技術,是當前高氯脫硫石膏應用技術研究的重要方向。建筑行業綜合利用高氯脫硫石膏能夠實現上述目標,而且適應我國的國情,是一種較為理想的利用方式。
二、國內研究進展
目前來說,我國應用脫硫石膏的行業主要集中在水泥、石膏板的生產等方面。總的來說,目前,國內在脫硫石膏的高附加值綜合利用還沒有形成產業化、規模化。脫硫石膏中,如果氯離子含量過高,紙面石膏板出現返潮、下垂、返黃等,導致紙面石膏板強度降低甚至失去強度;同時,氯離子會在石膏制品干燥過程中遷移至制品表面,影響石膏芯材與紙面石膏板面紙的粘結能力,導致紙板分離,嚴重影響紙面石膏板的性能。因此現在尚無高氯脫硫石膏制備紙面石膏板的工業應用。國內已有學者研究了氯離子對電廠脫硫石膏脫水效果的影響,結果表明,在一定范圍內,氯離子含量越高,脫硫石膏脫水越困難。也有學者研究發現氯離子含量過高會影響石膏晶體的水化結晶,甚至導致石膏漿體出現不凝結,無法形成強度等現象。中國建材總院做一些探索性試驗后,發現氯離子含量越多,石膏水化產物的吸水率越大,軟化系數越小。同時,石膏水化產物的強度也會隨氯離子含量的增加而降低。氯離子會影響紙面石膏板紙板粘接能力,且粘接能力隨氯離子含量的增加而下降明顯,其對紙面石膏板抗潮能力的影響同樣顯著;并發現在合適的摻合料配比、合適的水灰比、適量的添加劑的摻加下,能有效地提高脫硫石膏制品對氯離子的固化效果,在不人為降低脫硫石膏中氯離子含量的情況下,可以有效地改善紙面石膏板在干濕條件下的紙板粘接能力,使制得的紙面石膏板符合質量要求,品質優良。
三、技術內容
針對紙面石膏板制備工藝,通過計算機模擬和實驗研究相結合的方式,分析氯離子等雜質離子在紙面石膏板成型工藝中的分布情況和遷移機制,進一步優化利用脫硫石膏制備紙面石膏板的工藝,提高高氯脫硫石膏的廣泛適用性。建設制備技術全過程綜合管理和智能控制模式,結合紙面石膏板的中控系統,實現高氯脫硫石膏干燥過程、煅燒過程、調理過程和成型過程的全面監控。通過項目的實施,在年產2000萬平方米紙面石膏板生產線上進行示范應用,達到年處理高氯脫硫石膏20萬t的目標。
四、技術指標
我國脫硫石膏的出廠價一般在40元/t左右,除去10%-15%的附著水后,也遠低于天然石膏的價格。脫硫石膏在加工過程中需要脫去附著水,這會增加部分熱耗;但天然石膏則需要破碎和粉磨,同樣需要電耗,綜合考慮,每噸脫硫石膏與天然石膏相比節約成本約20元。如果脫硫石膏能夠代替天然石膏作為生產紙面石膏板的原料,按每年紙面石膏板消耗石膏1000萬t的保守數字估算,節約成本量巨大。國家提倡資源綜合利用,對脫硫石膏制品提供稅收補貼,經濟效益和社會效益明顯。
