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中國工業(yè)副產(chǎn)石膏現(xiàn)狀及應(yīng)用對策
段慶奎
寧夏建筑材料研究院
1.前言
工業(yè)副產(chǎn)石膏是指在工業(yè)化生產(chǎn)過程中排出的副產(chǎn)品石膏，包括各個(gè)行業(yè)所排出的如：脫硫石膏、磷石膏、檸檬酸石膏、鹽石膏、氟石膏、銅石膏等。
所有工業(yè)行業(yè)排出的各種工業(yè)廢渣，今后應(yīng)統(tǒng)稱為“工業(yè)副產(chǎn)石膏”，這種稱謂是比較科學(xué)的，一是大部分工業(yè)副產(chǎn)石膏都能利用，不再是廢渣，二是它的確是各工業(yè)行業(yè)主產(chǎn)品以外的副產(chǎn)品，副產(chǎn)品也是產(chǎn)品，有利用價(jià)值。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會文明的進(jìn)步，在以前被認(rèn)為不能利用的“廢渣”現(xiàn)都成為對社會有用的材料，我們的觀念也與時(shí)俱進(jìn)，不再稱謂“化學(xué)石膏”“廢渣石膏”等名稱。
我國是一個(gè)以大量消耗能源、自然資源發(fā)展經(jīng)濟(jì)的國家，雖然我國經(jīng)濟(jì)高速增長，但環(huán)境污染也越來越嚴(yán)重，人居環(huán)境也越來越惡劣，已經(jīng)阻礙了我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。中央提出了“循環(huán)經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略方針。影響環(huán)境的固體廢棄物，其中包括各種工業(yè)副產(chǎn)石膏，對環(huán)境的影響以及可治理辦法，是我們要密切注意和研究的重要課題，本文就我國目前工業(yè)副產(chǎn)石膏的現(xiàn)狀及應(yīng)用對策，提出個(gè)人的一些看法，供大家參考。
2.工業(yè)副產(chǎn)石膏的現(xiàn)狀
2.1脫硫石膏
脫硫石膏是指燃燒鍋爐(主要是火電廠和大型化工企業(yè))燃燒時(shí)排出的SO2，經(jīng)干法或濕法脫硫裝置，將S02與碳酸鈣化合，生產(chǎn)以二水硫酸鈣為主體的二水石膏，其化學(xué)成分與天然石膏基本一致，但在外觀及狀態(tài)上有較大區(qū)別。
據(jù)國家環(huán)保局統(tǒng)計(jì)，我國2000年新燃燒S02排放量已達(dá)660多萬噸，2005年已達(dá)到2549萬噸，五年間已翻了4倍，我國是一個(gè)以燒煤為主要能源的國家，S02排放量居全世界**是不足為奇的。根據(jù)計(jì)算，每一噸S02可生成二水石膏2.7噸，僅以2005年S02總量2549萬噸計(jì)，如全部回收，可生成脫硫石膏6882萬噸。將超過我國2004年天然石膏開采總量的4500多萬噸的1. 53倍，數(shù)量是巨大的。
根據(jù)國家環(huán)?？偩值炔课募?26 (2002)、102號(2003)、159號(2003》規(guī)定，新建電廠必須配備脫硫裝置，老電廠必須技改完成脫硫配套裝置，這是硬性規(guī)定，否則將實(shí)行一票否決不允許上馬。
目前，全國新老電廠都動(dòng)起來，配套脫硫裝置據(jù)電力協(xié)會統(tǒng)計(jì)，全國共有大小電廠250余座，總裝機(jī)容量已達(dá)10億千瓦，燒煤約億噸，火電廠在2010年前全部安裝脫硫裝置，每
年可排出脫硫石膏5000余萬噸，也超過2005年全國天然石膏可采量。
目前，全國脫硫石膏約60余萬噸，預(yù)計(jì)從2007年起每年將增加150萬-200萬噸脫硫石膏。
2.2磷石膏
磷石膏是磷肥企業(yè)在生產(chǎn)磷胺化肥時(shí)排出的一個(gè)工業(yè)副產(chǎn)石膏，主要成分也是二水硫酸鈣，顏色黑或微黃，PH 2-4之間，化學(xué)成分比較復(fù)雜，含有殘留有機(jī)磷和無機(jī)磷、氟、有害成分及其它無機(jī)物。
每生產(chǎn)1噸磷胺要排出3-5噸磷石膏，一個(gè)中型磷肥企業(yè)一年要排出磷石膏10-20萬噸，大型企業(yè)每年要排出磷石膏80-300萬噸，我國有名的磷肥企業(yè)如：云南普天化工集團(tuán)、龍蟒集團(tuán)、荊門洋豐、宜昌化工等十幾個(gè)大型磷肥企業(yè)，每年磷石膏的排出量都在超過100萬噸以上，個(gè)別的達(dá)到500萬噸，產(chǎn)量十分驚人，磷石膏中有害成分氟化物滲入地下水中，對城市和農(nóng)村飲用水造成了嚴(yán)重污染，國家環(huán)?？偩忠褜⒘资嗔腥胛ｋU(xiǎn)排放物，這將對磷肥企業(yè)造成更大的壓力，加大了處理的成本。除極少量應(yīng)用外，絕大部分采取堆埋方式處理，愈積愈多，據(jù)中國磷肥工業(yè)協(xié)會2006年統(tǒng)計(jì)，全國磷肥企業(yè)已堆放1億噸磷石膏.每年新增磷石膏約在2000萬噸左右，現(xiàn)已超過全國經(jīng)濟(jì)對天然石膏的需求量的60%。
2.3檸檬酸石膏
位于第三的是檸檬酸石膏，是在生產(chǎn)檸檬酸過程中由碳酸鈣中和硫酸而成，生產(chǎn)工藝不同，檸檬酸石膏顏色也不同，有白灰色、白色二種。全國約有檸檬酸廠家20余家，檸檬酸產(chǎn)量約50余萬噸左右，產(chǎn)石膏廢渣約100余萬噸左右。廢渣中含有殘留酸，影響到半水石膏的物理性能。
2.4其它工業(yè)副產(chǎn)石膏
除以上三種排渣量*大的工業(yè)副產(chǎn)石膏外，還有其它幾種排放量較少的工業(yè)副產(chǎn)石膏，也必須引起我們的注意，它們是：
氟石膏：生產(chǎn)氟化鹽后排出的廢渣，灰白，絕大部分為無水石膏，給開發(fā)利用帶來了困難，全國排放量約50余萬噸左右。
鹽石膏：在生產(chǎn)海鹽時(shí)排出的一種副產(chǎn)品，大部分為二水硫酸鈣，含有少量鹽及其它雜質(zhì)，因二水硫酸鈣含量較低，故較難利用。全國目前每年約有50余萬噸左右產(chǎn)量，如加上以前堆積，總量也有上千萬噸。
以上五種工業(yè)副產(chǎn)石膏每年排放量接近3000萬噸左右，這一數(shù)量隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，這一數(shù)字肯定還會向上增長。目前這一數(shù)字已經(jīng)接近我國每年對天然石膏需求量的70%，就是全部利用也用不完，更何況每年還在大量增加，對建材行業(yè)壓力是巨大的。
3.工業(yè)副產(chǎn)石膏應(yīng)用途徑和辦法
建材行業(yè)是“吃渣”量*大的行業(yè)，被有人譽(yù)為工業(yè)化的“清道夫”，是對固體廢棄物實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的主力軍。在建工、建材行業(yè)主要產(chǎn)品有以下幾個(gè)方面：
水泥緩凝劑：代替天然石膏用于水泥緩凝劑，如果目前全國水泥產(chǎn)量10.2億噸計(jì)，消耗4000萬噸左右，但不可能全部使用工業(yè)副產(chǎn)石膏。
粉刷石膏：粉刷石膏包括各種膩?zhàn)印⒄辰Y(jié)石膏在內(nèi)，是消耗工業(yè)副產(chǎn)石膏的主導(dǎo)產(chǎn)品，使用面積大、用量多，按全國竣工面積2.4億M2計(jì)算，折成墻面為6億M2，每平米使用6Kg，每年將消耗工業(yè)副產(chǎn)石膏200萬噸左右。
各種石膏制品;包括石膏砌塊、條板、石膏磚等。石膏墻體材料是利用工業(yè)副產(chǎn)石膏的重要組成部分，今后我國將實(shí)行更加嚴(yán)格的“禁粘”政策，國家政策大務(wù)支持發(fā)展“非粘”制品，粘土制品逐步退出市場，高層建筑越來越多，給各種石膏墻體材料帶來非常大的機(jī)遇和空間。
紙面石膏板：紙面石膏板現(xiàn)在主要用于裝飾裝修工程。我國目前紙面石膏板僅有10億平米，年消耗天然石膏70萬噸左右，可以全部用工業(yè)副產(chǎn)石膏替代(現(xiàn)已有部分企業(yè)使用脫硫石膏)。目前我國紙面石膏板人均占有量只有0.77M2，距發(fā)達(dá)國家美國人均10.2M2，還相差很遠(yuǎn)。如果過若干年后達(dá)到美國水平，那么紙面石膏板行業(yè)消耗工業(yè)副產(chǎn)石膏可達(dá)到250萬噸左右。
自流平石膏：自流平石膏目前在我國尚未得到大規(guī)模應(yīng)用，但自流平石膏是一種非常具有發(fā)展前途的新型建筑材料，如果完全使用工業(yè)副產(chǎn)石膏、采用新技術(shù)，將生產(chǎn)成本降到250-350元/噸，自流平石膏可大規(guī)模在建筑工程中使用，年使用量可達(dá)到300多萬噸規(guī)模。
陶模粉：利用脫硫石膏，采用新技術(shù)生產(chǎn)陶筑用模具粉完全是可能的，有關(guān)科研單位已在做這方面的研究開發(fā)，如果這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，將可替代40%的天然石膏，用量也將達(dá)到60余萬噸左右。
4、技術(shù)研究支撐
4.1加大研發(fā)投入力度
工業(yè)副產(chǎn)石膏的循環(huán)，必須要一定程度的技術(shù)研發(fā)作為支撐，才能更好，更快實(shí)行循環(huán)。
工業(yè)副產(chǎn)石膏本身有許多特性與天然石膏大不一樣，例如：工業(yè)副產(chǎn)石膏高細(xì)度、高含水分，成分波動(dòng)大，含有有害物質(zhì)等，特別需要去研究和處理。要研究就要有投入，加大研發(fā)投資力度是非常重要的，可以通過政府各相關(guān)部門(科技部門、環(huán)保部門等)爭取資金支持，也可自籌和與排渣企業(yè)(如電廠、磷化工企業(yè))合作，爭取企業(yè)的支持，加大投入力度，使工業(yè)副產(chǎn)石膏的研究開發(fā)得到充分的資金支持。
4.2重點(diǎn)研究產(chǎn)業(yè)化技術(shù)
工業(yè)副產(chǎn)石膏的另一特點(diǎn)是量大，每產(chǎn)1噸磷胺，要排出濕渣2.7噸左右，*小年產(chǎn)6萬噸磷胺的企業(yè)，年排渣都在16-18萬噸左右，國內(nèi)諸多大型磷胺企業(yè)每年排渣都超過50萬噸，相當(dāng)一部分在100萬噸-300萬噸左右，個(gè)別的甚至接近千萬噸。脫硫石膏每個(gè)電廠也都在6 -15萬噸左右。對如此巨大的排渣量，小規(guī)模的處理技術(shù)顯然不適合工業(yè)副產(chǎn)石膏。目前我國天然石膏為原料的石膏粉生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模一般都在3-6萬噸，個(gè)別在10萬噸。對于工業(yè)副產(chǎn)石膏來講，生產(chǎn)規(guī)模應(yīng)當(dāng)偏大，初步設(shè)定在6-20萬噸左右。在這種規(guī)模范圍內(nèi)，要研究各種新工藝，新技術(shù)，重點(diǎn)研發(fā)適合工業(yè)副產(chǎn)石膏特性的煅燒脫水設(shè)備、粉磨設(shè)備、環(huán)保設(shè)備、自控智能設(shè)備等。形成幾個(gè)不同規(guī)模的成熟生產(chǎn)工藝線，這樣才能適合發(fā)展和要求，規(guī)模小了，質(zhì)量、環(huán)保、成本都不易控制。例如：寧夏石膏研究院研發(fā)的“閃燒法”專利工藝技術(shù)，已成功在寧夏磷肥廠成功應(yīng)用，建成一條年產(chǎn)10萬噸規(guī)模的磷石膏粉生產(chǎn)線，產(chǎn)品質(zhì)量完全并超過國家標(biāo)準(zhǔn)，原料100%使用磷石膏，不用水洗，不用中和，不產(chǎn)生二次污染。
4.3大力拓展工業(yè)副產(chǎn)石膏應(yīng)用領(lǐng)域
工業(yè)副產(chǎn)石膏產(chǎn)量太大，如果僅限于目前我國對石膏材料的需求量，這又不能夠消耗掉這么多的工業(yè)副產(chǎn)石膏，擴(kuò)大工業(yè)副產(chǎn)石膏的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍是至關(guān)重要的一環(huán)，在可能用到的地方盡可能的用上，盡可能多的替代天然石膏，并不斷研發(fā)工業(yè)副產(chǎn)石膏的新產(chǎn)品，重點(diǎn)用于粉刷石膏、自流平石膏、水泥緩凝劑，替代天然石膏生產(chǎn)各種墻體材料，選用優(yōu)質(zhì)脫硫石膏用于陶模。在農(nóng)業(yè)上用于改良農(nóng)田、筑路材料、煤礦防瓦斯材料，石膏微纖維材料等。不可能全部用完，也要做到*大簡量化。盡量減少工業(yè)副產(chǎn)石膏對環(huán)境造成的污染和破壞。我國目前雖有一些新產(chǎn)品，例如：粉刷石膏、石膏墻體材料、自流平石膏，但目前用量不大，推廣應(yīng)用石膏新型建材，擴(kuò)大用量也將是一項(xiàng)很重要的任務(wù)。
*有發(fā)展前途及用量巨大的領(lǐng)域有：
( 1)地墻材料：大力發(fā)展自流平石膏，根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)，每一平米可消耗4kg自流平石膏，我國每年竣工建筑面積23億M2(2005年全國經(jīng)濟(jì)普查數(shù)據(jù))，如果全部使用可消耗工業(yè)副產(chǎn)石膏160萬噸，減少水泥用量200萬噸。
采用工業(yè)副產(chǎn)石膏作為原料，可大大降低自流平石膏的生產(chǎn)成本，對推廣應(yīng)用大有好處，自流平石膏在我國還未大量使用，如果很好的解決了高流動(dòng)度、低膨脹率、較好的強(qiáng)度，自流平石膏市場需求是巨大的。
在國家“禁實(shí)”政策的限制下，大力推進(jìn)各種墻體材料的應(yīng)用的程度，充分利用工業(yè)副產(chǎn)石膏成本低，質(zhì)量好的優(yōu)勢，與其他墻材競爭，以占領(lǐng)更大的市場份額，*大限度的使用工業(yè)副產(chǎn)石膏。
(2)粉刷石膏：采用工業(yè)副產(chǎn)石膏的基料，使其售價(jià)降低到250元/噸以下，就具有與水泥基作為粉刷材料昀競爭優(yōu)勢。粉刷石膏市場用量也是巨大的，目前我國粉刷石膏因生產(chǎn)成本較高，使用僅限于北京地區(qū)，其它地區(qū)只有少量應(yīng)用。解決好粉刷石膏收縮裂縫，掌握好凝固硬化時(shí)間，采用混合相雙組分結(jié)構(gòu)，降低外加劑用量及成本，大規(guī)模應(yīng)用在內(nèi)墻粉刷上是完全可能的。
結(jié)束語
工業(yè)副產(chǎn)石膏是我國在向工業(yè)化強(qiáng)國前進(jìn)中必然遇到的一個(gè)不可回避的問題，也是一個(gè)必須要解決的問題，如果不解決好這些問題，中國經(jīng)濟(jì)不可能正?？沙职l(fā)展，在，中央提出的循環(huán)經(jīng)濟(jì)“節(jié)約資源、能源和可持續(xù)發(fā)展”方針指引下，按照“減量化、資源化、再利用”的原則，我相信，依靠建材行業(yè)廣大科技人員聰明才智，肯定能夠*大可能解決好這些問題，為中國經(jīng)濟(jì)騰飛和可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。
