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摘 要：
文中通过对脱硫石膏的产生途径、特点、并将之与天然石膏的化学成分进行对比分析，得出脱硫石膏是一种品质较好的再生石膏;依据国内外对脱硫石膏的综合利用现状，以及对使用脱硫石膏制备粉刷石膏做出可行性分析，并对脱硫石膏仍然存在的一些问题进行探讨和阐述。
关键词：
烟气脱硫;脱硫石膏;粉刷石膏;应用分析；石膏专用纤维素
1. 引言
伴随着工业的发展、社会的进步，各种污染也是越来越严重。燃煤电厂、玻璃厂及大型的焚化设施等每天排放到空气中的有害气体，特别是SO2，已经对环境造成了严重污染。SO2形成酸雨后，使建筑物、户外设备严重损坏，甚至还威胁到人类和生物的安全。随着人们环境保护意识的增强，美国、德国、日本等工业发达国家都相继制定了环境保护法，以法律的形式来限制和消除SO2对环境的污染，我国也制订了相关法律来制 约SO2的排放。，
对燃煤烟气进行脱硫处理已是大势所趋，而且这也将对改善我国的生态环境产生重大的影响，我国对此已有强制性规定，但与此同时产生的大量的副产石膏，其处置和利用也将成为资源综合利用和环境保护的新课题，对脱硫石膏的有效应用，也成为迫切需要研究解决的问题。
2. 脱硫石膏的特点
烟气脱硫石膏，是对含硫燃料(煤、油等)燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理而得到的工业副产石膏，主要来源于燃煤电厂的烟气脱硫(flue gas desulphurization, FGD)工艺。这也是目前世界各国燃煤厂普遍采用的烟气脱硫技术，其脱硫效率高、技术成熟，而且所得的脱硫石膏具有较高的利用价值。其生产工艺过程为：烟气经锅炉空气预热器出来后，进入电除尘器除掉大部分粉煤灰烟尘，再经过专门的热交换器，然后进入吸收塔，烟气中的SO2与含有石灰石的浆液进行气液接触，生成CaSO3 ，通入空气将CaSO3 氧化生成石膏晶体。
脱硫石膏的主要成分是结晶硫酸钙(CaSO4·2H2O)，颜色微黄，其酸碱度与天然石膏相当，颗粒较细，一般为30~50μm，呈中性或微碱性。表1中对比了天然石膏与几种地区电厂的脱硫石膏的成分[1，2]，结果显示，脱硫石膏与天然石膏的化学成分极为相近，主要成分均为二水硫酸钙，且含量可高达95%以上，有害杂质含量少，是一种品质较好的再生石膏。
脱硫石膏和天然石膏经过锻烧后得到的熟石膏和石膏制品在水化动力学、凝结特性、物理性能上无显著差别，但作为一种工业副产石膏，它具有再生石膏的一些特性，与天然石膏在原始状态、机械性能和化学成分上有一定的差异，导致其脱水特性、煅烧后石膏粉在力学性能、流变性能等宏观特性上与天然石膏有所不同。
粉刷石膏也称石膏粉刷材料，是一种材料性能、施工性能和使用功能较好的墙体抹灰材料。在一些工业发达国家，其用量已占粉刷石膏总量的50%，有的甚至高达70%，其研究、生产、设备制造及施工等已形成完整体系。
我国粉刷石膏的研究、应用较晚，曾作为国家建材局的“七五”攻关项目。20世纪90年代初，《石膏基粉刷材料成套技术》被列为原建设部“八五”重点项目，重点研究脱硫石膏、天然石膏和氟石膏制取粉刷石膏工艺、配方、性能及施工工艺。
与普通水泥砂浆和水泥石灰砂浆抹灰材料相比，粉刷石膏性能特征明显。表2列举了粉刷石膏了普通水泥砂浆的一些技术性能，从中我们可以看出粉刷石膏是一种施工性能好绿色无污染的环保建材，并且粉刷石膏抹灰工程质量好，表面光滑细腻、不空鼓、无裂缝、不掉灰，可提高抹灰档次。
3. 国内外脱硫石膏的综合利用现状
3.1国外脱硫石膏的应用
国外，特别是欧洲，几乎所有的脱硫石膏都被应用在建材行业，广泛应用在生产熟石膏粉、а石膏粉、石膏制品、石膏砂浆、水泥缓凝剂等各种建筑材料之中，脱硫石膏的应用技术非常成熟。因为已经很好的解决了脱硫石膏的运输、成块、干燥、煅烧等问题，脱硫石膏利用的工业设备已经专业化、系列化。世界上脱硫石膏应用最早且最好的是日本，其次是德国、法国等欧洲国家。
日本从1977年开始几乎全部使用工业副产石膏生产纸面石膏板和纤维石膏板，在水泥工业中应用量也非常大。脱硫石膏几乎100%得到了应用[3，4]。
在德国，因为石膏新型建筑材料和新的生产技术的发展，石膏的需求量很大，脱硫石膏已全部得到利用，几乎所有石膏企业都部分或全部使用脱硫石膏作原料。很多电厂和石膏企业在电厂附近建厂，专门处理电厂排出的脱硫石膏生产石膏制品[5-7]。
在英国，制订了强制使用脱硫石膏的法令，就是脱硫石膏必须优先于天然石膏使用。在荷兰和丹麦，脱硫石膏的年总产量在70万吨左右，由于荷兰没有天然石膏矿，因此存在脱硫石膏应用的潜在市场。荷兰还利用脱硫石膏生产自流平砂浆和水泥缓凝剂。丹麦在20世纪90年代在利用脱硫石膏的工艺方面有所突破。
3.2 我国脱硫石膏的应用现状
我国脱硫石膏产生的历史很短，综合利用也刚刚起步，对其应用价值和市场竞争力普遍认识不足，对脱硫石膏的综合处理和应用的发展缓慢，我国相当一部分脱硫石膏还是以堆贮为主，已成为火电厂第二大固体废弃物，不仅占用土地资源，而且对环境不利。如果不能很好的处理和综合利用，不仅要占用大量的填埋土地，而且对生态环境产生的污染，很可能要超过烟气未脱硫的污染程度。
天然石膏的处理工艺和设备也并不完全适合脱硫石膏，增加了应用上的难度，导致国内现在还没有很好的展开应用。我国现阶段脱硫石膏仅在少数领域中应用，如技术含量低的建材石膏、水泥辅助剂、陆基天脉料、且尚未形成工业规模。如能将其充分利用，代替一部分天然石膏，不仅节约自然资源，而且能使电厂的固体废弃物资源化。脱硫石膏的生产与应用有着很大的市场机遇，在将来可能会有大量的脱硫石膏代替天然石膏生产建材制品，对天然石膏匮乏而脱硫石膏资源丰富的经济发达地区尤其如此。
4. 脱硫石膏用于制备粉刷石膏的可行性分析
4.1 技术可行性
根据重庆大学对重庆珞璜电厂产出的脱硫石膏进行取样分析，结果表明，其品位已达到天然优质二水石膏的品位[2]，是制作粉刷石膏的理想原料。脱硫石膏生产的建筑石膏性能优异，强度比国家规定的优等品的强度值高40~45%(见表3)，这为脱硫石膏的大量使用奠定了基础。
用脱硫石膏生产的建筑石膏粉具有粒度细、强度高的特点，完全能满足生产粉刷石膏的要求。在建筑石膏粉中加入砂子或膨胀珍珠岩以及各种化学添加剂，组合制成的新型抹灰材料，这种新型石膏砂浆与传统水泥砂浆相比，具有轻质、高强、节能等特点，且粘结性能较好，不易起壳和开裂，并可有效解决混凝土剪力墙等各类墙体的保温问题。
4.2 经济优势
对于缺乏天然石膏的地区，如从外地购置天然石膏，其运费就是无法消减的成本，而且脱硫石膏的价格比天然石膏的价格要低很多，如果企业能就近采用本地电厂的脱硫石膏，将使生产成本大大降低。目前天然石膏生产的粉刷石膏价格为380元/吨，而目前我国利用脱硫石膏制造的粉刷石膏的价格大约在180~230元/吨，比前者低了很多，且各项指标均达国家标准，应用效果良好。
另外，根据《国务院批转经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用意见的通知》(国发[1996]36号)和财政部、国家税务总局财税字(1996)20号通知精神，“以废渣为原料生产的建材产品免征增值税”，本产品将享受免税政策。因此，综合利用脱硫石膏在经济上具有很大的优势。
5. 亟待解决的问题
5.1 影响脱硫石膏品质的主要因素
[8]
a) 石灰石品质
石灰石品质的好坏直接影响到脱硫效率和石膏浆液中硫酸盐和亚硫酸盐的含量。石灰石的化学成分、粒径、表面积、活性等直接决定最终脱硫石膏的品质。
b) 浆液的pH值
脱硫塔内浆液的pH值对石膏的生成、石灰石的溶解和亚硫酸钙的氧化都有不同的影响。侯庆伟[9]等利用物理化学方法，对25℃下的石灰石湿法烟气脱硫系统进行分析，给出了脱硫系统pH值宜控制在2.233~5.493。
c) 石膏排出时间
晶体形成空间，以及浆液在吸收塔形成晶体及停留总时间取决于浆池容积与石膏排出时间。浆池容积越大，石膏排出时间长，亚硫酸钙更容易氧化，利于晶体长大。但若排出时间过长，则会造成循环泵对已有晶体的破坏。
d) 氧化风量
应保证足够的氧化风量，使浆液中的亚硫酸钙氧化成硫酸钙，否则石膏中的亚硫酸钙含量过高将会影响其品质。
e) 杂质
脱硫石膏中的杂质主要有两个来源：一是烟气中的飞灰;二是石灰石中的杂质。这些杂志不参与吸收反应，但会有一部分进入石膏，当石膏中杂质含量增加时，其脱水性能下降。此外氯离子含量对石膏脱水效果也有重要影响，当氯离子含量过高时，石膏脱水性能急剧下降。
5.2 在发展粉刷石膏时存在的问题
近年来，国内粉刷石膏有较快发展，主要反映在粉刷石膏的用量很少，与它应占有的份额差距很远;虽然传统粉刷材料易空鼓开裂，影响粉刷工程质量，并且和易性、施工文明性差，但粉刷石膏的推广仍比较困难，难以体现其优质优价;粉刷石膏虽可显著提高粉刷工程质量，但受工程验收制度及水泥砂浆用砂比例随意增大的经济利益驱动，往往使用砂量低的粉刷石膏砂浆处于不利的竞争地位。
一般，不应要求粉砂石膏砂浆的砂率与水泥砂浆相同，它的粘接强度高、体积稳定性好、不空鼓开裂，保证了粉刷工程的质量优良，单位粉刷工程面积的造价略高于水泥砂浆是合理的。
以建筑石膏为基础的单相型粉刷石膏的质量受国产炒制设备及工艺控制的影响而波动;粉刷石膏品种渐增，它们在材料性能和施工性方面呈现一定差异，虽然有施工技术研究，但缺乏粉刷石膏施工及验收规程来确保施工质量等。
5.3 粉刷石膏的发展方向
1) 发展多品种粉刷石膏 为提高我国粉刷石膏用量及工厂经济效益，应抓住材料特性及功能，在不同工程中发展面层、底层和保温层粉刷石膏。面层为粉刷层的外层，可以后续喷涂料或贴墙纸，也可以不再后续装饰。底层粉刷的作用是找平和过渡，一般用砂浆，其用量约为面层的10倍，故应加强粉刷石膏砂浆的配制及施工技术研究，重点推广底层粉刷石膏。
2) 发展复相及复合粉刷石膏 我国生产的粉刷石膏以β型单相为多，它虽有工艺简单、投资少的优点，但质量易波动，强度较低。因而应发展复相及粉刷石膏。发展复相及复合粉刷石膏有多种方法。
3) 加强粉刷石膏外加剂研究 粉刷石膏是各种石膏材料与外加剂的均匀混合物，外加剂对其性能和成本的影响很大。与高强混凝土、超高强混凝土、泵送混凝土及大波动性混凝土等相比较，粉刷石膏外加剂的研制开发相对滞后的多。
6. 结语
随着石膏资源的匮乏和人们环保意识的增强，过去被人们视为废弃物的烟气脱硫石膏正越来越广泛的用作工业原料。
1) 脱硫石膏的化学成分与天然石膏极为相近，且具有纯度高、有害杂质含量少，是一种品位较好的石膏，处理后可代替天然石膏生产建筑石膏和其他石膏制品。
2) 烟气脱硫石膏在性能和价格上比天然石膏具有竞争优势，并可克服天然石膏资源分布的不均匀性。
3) 粉刷石膏本身具有很多优异的性能，利用烟气脱硫石膏来生产制备粉刷石膏，在技术上和经济上都有很大优势，既降低生产成本，又环保节约，是一种应用前景很好的建材产品。
4) 我国在应用脱硫石膏方面的起步较晚，在认识和使用上仍存在很多不足，应加强对脱硫石膏的了解，提高石膏的品质和性能，加大对脱硫石膏的使用和研究，拓宽其应用领域。而且脱硫石膏是一种工业副产石膏，在综合利用上会得到政府部门的支持，变废为宝，而且符合现阶段我国推行的可持续发展方针。
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