一、需求分析

作為工業(yè)生產(chǎn)排放出的工業(yè)廢渣，我國工業(yè)副產(chǎn)石膏產(chǎn)生量巨大。2013年，我國包括脫硫石膏、磷石膏、鈦石膏、氟石膏等在內(nèi)的工業(yè)副產(chǎn)石膏排放總量達(dá)到1.8億噸，其中，我國每年火電行業(yè)、鋼鐵行業(yè)和磷肥行業(yè)產(chǎn)生脫硫石膏和磷石膏的總量約為1.4億噸左右。長期以來，由于沒有找到有效利用途經(jīng)，我國工業(yè)副產(chǎn)石膏多以堆場堆棄的方式進(jìn)行處理，截至2013年底，磷石膏累計(jì)堆存量約為3億噸左右，脫硫石膏累計(jì)堆存量約為1.3億噸。石膏的堆存，不僅占用大量土地，增加企業(yè)生產(chǎn)成本，還造成環(huán)境污染。石膏堆放過程中，石膏中水分的蒸發(fā)使周圍空氣呈酸性，且石膏中可溶性磷、氟、硫等雜質(zhì)隨地表水滲入地下，使地下水磷、氟、硫等含量超標(biāo)。石膏對土壤、大氣和水系的污染不僅降低了農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，而且影響了當(dāng)?shù)鼐用窠】担岩鸱遣　⒎哐赖群芏嗟胤讲±斐傻膿p失不可估量。在環(huán)境保護(hù)的要求下，如何有效地處理大量堆積的工業(yè)副產(chǎn)石膏已經(jīng)成為我國乃至世界范圍內(nèi)一個迫在眉睫的問題。隨著工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，各國的石膏開采量逐年上升，但是天然石膏是不可再生資源，照此開采下去將來必定會出現(xiàn)石膏資源的枯竭，尤其是對于天然石膏資源匱乏的地區(qū)，從可持續(xù)發(fā)展的角度開發(fā)利用工業(yè)副產(chǎn)石膏作為可再生資源具有很好的社會效益。

二、技術(shù)現(xiàn)狀

工業(yè)副產(chǎn)石膏的綜合利用是一項(xiàng)利國利民的重大課題，國內(nèi)外圍繞工業(yè)副產(chǎn)石膏的綜合利用途徑開展了大量研究，目前已提出了大量潛在的應(yīng)用途徑。其中，比較成熟的利用途徑主要有農(nóng)業(yè)土壤改良、建筑材料、水泥工業(yè)等領(lǐng)域。其中，農(nóng)業(yè)上可利用工業(yè)副產(chǎn)石膏呈弱酸性的特點(diǎn)將其作為土壤改良劑，改良鹽化、堿化土壤。但是石膏過量將使土壤酸化，硫、磷含量超標(biāo)，反而對農(nóng)作物造成危害；另外工業(yè)副產(chǎn)石膏企業(yè)多位于無鹽堿性土壤的地區(qū)。因此，該途徑僅能處理極少量石膏。工業(yè)副產(chǎn)石膏的主要成分為CaSO₄·2H₂O，利用工業(yè)副產(chǎn)石膏作為原料或摻料，經(jīng)過改性，消除雜質(zhì)對其性能的影響，可以代替天然石膏生產(chǎn)石膏建材。隨著技術(shù)的不斷成熟，工業(yè)副產(chǎn)石膏在建材行業(yè)的利用正在成為其資源化的主流。工業(yè)副產(chǎn)石膏中含有豐富的鈣、硫資源，工業(yè)副產(chǎn)石膏分解制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)不僅在充分利用其中鈣、硫資源的過程中不排放固體廢渣，還為企業(yè)提供了硫酸作為生產(chǎn)原料，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，但是由于分解溫度高、分解氣氛控制難度高、分解難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石灰石、對工業(yè)副產(chǎn)石膏品質(zhì)要求高等問題，該工藝在我國的推廣應(yīng)用有很大的難度。

三、技術(shù)內(nèi)涵

工業(yè)副產(chǎn)石膏流態(tài)化分解制硫酸聯(lián)產(chǎn)石灰技術(shù)，是在研究分析工業(yè)副產(chǎn)石膏分解制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝的基礎(chǔ)上形成并發(fā)展起來的。技術(shù)內(nèi)涵是：采用流態(tài)化技術(shù)，將工業(yè)副產(chǎn)石膏置于符合其分解特性的流態(tài)化分解爐中高效分解，所得高濃度SO₂用于硫酸生產(chǎn)，分解得到的石灰粉直接用作建筑材料。工藝流程如圖1所示。

圖1 工業(yè)副產(chǎn)石膏流態(tài)化分解制硫酸聯(lián)產(chǎn)石灰工藝流程

與傳統(tǒng)的工業(yè)副產(chǎn)石膏分解制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝比較，工業(yè)副產(chǎn)石膏流態(tài)化分解制硫酸聯(lián)產(chǎn)石灰工藝有如下優(yōu)點(diǎn)：

第一，降低了對工業(yè)副產(chǎn)石膏成分的要求，普適性大大提高。

第二，不用配制水泥生料，減少了粘土等配料引入的雜質(zhì)，副產(chǎn)石膏共融點(diǎn)高于水泥生料，應(yīng)用流態(tài)化分解爐，分解爐的溫度不超過1200℃，可避免分解爐結(jié)皮、堵塞問題，大幅度提高分解效率，產(chǎn)量高、能耗低。

第三，省去了水泥生產(chǎn)環(huán)節(jié)，工藝流程簡單，投資少。

第四，改變傳統(tǒng)工藝將工業(yè)副產(chǎn)石膏與焦炭混合物逐步升溫的工藝制度，在石膏分解的高溫區(qū)直接噴入焦炭，促進(jìn)石膏分解，抑制副產(chǎn)物CaS的形成，提高分解效率，降低能耗。

第五，分解后排出的殘?jiān)鼮楦呒兌雀呋钚陨曳郏哂休^高的利用價(jià)值，與聯(lián)產(chǎn)水泥工藝相比，產(chǎn)品質(zhì)量易于控制。

因此，與傳統(tǒng)工藝相比，該技術(shù)更加可行，有巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，適合我國京津冀地區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)構(gòu)建，對該地區(qū)的火電行業(yè)、鋼鐵行業(yè)和磷化工行業(yè)發(fā)展意義深遠(yuǎn)。

四、主要技術(shù)指標(biāo)

石膏脫硫率          ≥95%

尾渣CaO含量       ≥70%

產(chǎn)出氣體SO₂濃度   12~15%

硫酸循環(huán)利用率      ≥95%