磷石膏在建材產業的可持續發展

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2020-03-16

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日益發展的工業帶來了大量的工業廢渣，如以磷復肥工業的副產品磷石膏、火力發電廠煙氣脫硫產生的脫硫石膏等。磷石膏和脫硫石膏數量巨大，如不及時處理，勢必侵蝕土地、占用農田、破壞環境、污染空氣和水。

　　日益發展的工業帶來了大量的工業廢渣，如以磷復肥工業的副產品磷石膏、火力發電廠煙氣脫硫產生的脫硫石膏等。磷石膏和脫硫石膏數量巨大，如不及時處理，勢必侵蝕土地、占用農田、破壞環境、污染空氣和水。從循環經濟的發展模式來看，磷石膏和脫硫石膏是工業廢渣，更是可以利用的石膏資源，只要我們采用先進的工藝技術及裝備，完全可以實現資源綜合利用。利用磷石膏或脫硫石膏生產石膏基自流平水泥、紙面石膏板、石膏砌塊、RBS石膏大板、粉刷石膏等石膏墻體材料的前景十分廣闊。石膏墻材質輕、安全、舒適，具有防火、“暖性”和“呼吸功能”，是室內最具人性化的建筑材料、最理想的傳統墻體材料替代品；同時，生產過程中低能耗且不產生有害氣體，產品使用后能反復循環利用，是與環境友好的建筑材料。所以石膏建材是能真正實現清潔生產的和可以實現持續發展的標準的綠色建材，而且又是一種低能耗和保溫性能較好的節能建材。發展石膏建材產業對節省能源、資源和減輕環境負荷的貢獻潛力十分巨大，又不會使經濟突破生態的安全的邊界，可以實現石膏建材產業自身的可持續發展。磷石膏或脫硫石膏是一種良好的建材資源，很多理化性能與天然石膏接近。

　　在歐洲、日本或美國，幾乎所有的磷石膏或脫硫石膏都得到了有效的利用。我國對脫硫石膏的工業綜合處理技術已初步成熟；而對磷石膏的綜合處理才剛起步。目前國家已經就資源綜合利用、發展循環經濟、推進新型墻材更新換代及鼓勵綠色建材等方面出臺了相關的產業政策，必將為利用磷石膏和脫硫石膏發展石膏建材帶來良好的機遇。

磷石膏

　　磷石膏是磷肥工業的固體廢棄物，隨著我國近年來高濃度復合肥工業的迅猛發展，每年由磷肥化工企業排出大量的磷石膏，由于磷石膏利用率不足5%，仍采用圈地堆放的方式處理，占據了大量土地，嚴重污染環境。已經開始嚴重抑制磷肥工業的發展，拓展磷石膏的出路已刻不容緩。磷石膏用于生產石膏建材，一方面生產建筑材料可以消耗大量的磷石膏而不會產生新的污染,且國家已明文規定采用新型墻材以取代粘土磚及頁巖磚;另一方面,采用磷石膏生產墻體砌塊、板材或粉體材料，不僅可獲得較好的經濟效益，而且能達到節能、節土、利廢的目的，有助于解決磷石膏的污染問題，能使磷肥工業進入一個可持續發展的良性循環階段。

　　用磷石膏生產石膏建材，在技術上也是非常成熟的，日本是磷石膏綜合利用最好的國家，磷石膏幾乎都被利用，其中用于生產建筑石膏粉和石膏制品的以占磷石膏總量的75%以上。在中國對磷石膏進行了綜合利用大規模生產石膏建材才剛剛起步，根據原材料的特性選擇合理的工藝線路和關鍵設備的選型顯得非常重要。

脫硫石膏

　　脫硫石膏又稱煙氣脫硫石膏、硫石膏或FGD石膏，是對含硫燃料（主要是煤）燃燒后產生的煙氣進行脫硫凈化處理而得到的工業副產石膏。我國在80年代開始實施電廠煙氣脫硫示范工程，分別在珞璜電廠、浙江半山電廠、太原第一熱電廠等建成了煙氣脫硫裝置，并且取得了良好的效果。“十一五”期間，國家安排221個重點項目，約1.37億千瓦現有燃煤機組實現煙氣脫硫，到2010年末，全國火電廠SO2排放量將由2005年的1300萬噸下降到502萬噸，下降61.4%，年產生脫硫石膏超過1000萬噸，因此脫硫石膏的產量十分巨大，如不能加以利用，將會成為固體廢渣的污染。

　　脫硫石膏與天然石膏不同，天然石膏是在原始狀態下天然石膏黏合在一起的；脫硫石膏以單獨的結晶顆粒存在。脫硫石膏主要礦物相為二水硫酸鈣，主要雜質為石灰石中伴生的相關其他礦物（如碳酸鈣、氧化鋁和氧化硅、氧化鐵、方解石、長石、方美石等），對石膏的建筑性能基本沒有影響。煙氣脫硫石膏的顆粒大小較為平均，其分布帶很窄，顆粒主要集中在（30～60）μm之間，級配遠遠差于天然石膏磨細后的石膏粉。脫硫石膏的水化動力學、凝結特征及過程與天然石膏相同，只是速度快；脫硫石膏物化性能與天然石膏基本一致。脫硫石膏中二水石膏（CaSO4·2H2O）的品位可達（90~93）%，游離水含量10％~12%，含堿低，無放射性，有害雜質少，可以代替天然石膏用作建材工業原料。

　　在日本幾乎100%的脫硫石膏得到了應用,每年有250萬噸，其中95%以上用于石膏板和水泥生產。在德國，石膏新型建筑材料發展迅速，所有的脫硫石膏都得到了應用，每年有350萬噸脫硫石膏主要用于生產粉刷石膏和石膏板。在英國，政府制定了強制使用脫硫石膏的法令，脫硫石膏必須優先于天然石膏使用，其主要產品為粉刷石膏和紙面石膏板。美國的脫硫石膏主要用于生產石膏墻板。1998年山西太原第一熱電廠對脫硫石膏進行了綜合利用生產建筑石膏粉和粉刷石膏，拉開了我國脫硫石膏綜合利用工程的序幕。目前國內對脫硫石膏的煅燒和深加工工藝技術裝備逐步成熟，脫硫石膏的應用處在非常迅猛發展階段。

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