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工業(yè)附產(chǎn)石膏一天然石膏的替代品兼論工業(yè)附產(chǎn)石膏的資源化利用
段慶奎
寧夏建筑材料研究院
【摘 要】工業(yè)附產(chǎn)石膏已到了非利用不可的地步，如不很好地解決，將影響到我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，對(duì)環(huán)境造成極大危害。本文結(jié)合國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，提出解決我國(guó)工業(yè)附產(chǎn)石膏的根本出路在于建材，在于新工藝和新技術(shù)。只要我們加大這方面的研發(fā)力度，在近幾年內(nèi)控制住工業(yè)附產(chǎn)石膏的增長(zhǎng)速度，*終利用率達(dá)到如高爐礦渣一樣，成為可利用的寶貴資源，而不是廢渣。
【關(guān)鍵詞】 工業(yè)附產(chǎn)石膏 資源化 產(chǎn)業(yè)化 可持續(xù)發(fā)展
l我國(guó)工業(yè)附產(chǎn)石膏現(xiàn)狀
1.1我國(guó)工業(yè)附產(chǎn)石膏品種及產(chǎn)量
石膏(二水硫酸鈣CaSO42H20)是一種天然礦物，但是人類也能用化學(xué)方法人工合成，在工業(yè)化進(jìn)程中生產(chǎn)磷胺，添加劑、檸檬酸、煙氣脫硫和各種無機(jī)鹽等產(chǎn)品，都能出以二水硫酸鈣為主要成分的化學(xué)合成石膏，而且絕大部分未被利用，占地堆放，成為危害環(huán)境的工業(yè)廢渣。
我國(guó)目前產(chǎn)生的工業(yè)附產(chǎn)石膏，按產(chǎn)出行業(yè)和品種分共有9種，它們是：煙氣脫硫石膏、磷石膏、檸檬酸石膏、鹽石膏、味精石膏、銅石膏、氟石膏、鈦石膏、添加劑石膏。據(jù)不完全調(diào)查，每年排出的工業(yè)廢渣石膏約為：磷石膏1000萬t，煙氣脫硫石膏為200萬t，檸檬酸石膏為80萬t，其它種類化學(xué)石膏約近loo萬t。全年共1380萬t左右，相當(dāng)于全國(guó)天然石膏開采量的35%，如此巨大的工業(yè)附產(chǎn)石膏，如果能很好地開發(fā)利用，變廢為寶，對(duì)人類將是一筆可貴的資源財(cái)富，如果不能很好地利用，對(duì)環(huán)境將造成嚴(yán)重污染，并對(duì)電力、化工等工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來嚴(yán)重的影響。
隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)力度的增大，對(duì)工業(yè)廢棄物管理也越來越嚴(yán)，處罰力度也越來越大，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，工業(yè)附產(chǎn)石膏也越來越多。以脫硫石膏為例，國(guó)家規(guī)定，新建電廠必須配套脫硫裝置，老電廠要逐步配套脫硫裝置，以減少酸雨對(duì)環(huán)境的影響，如能全部實(shí)施，我國(guó)到2010年將增加脫硫石膏1500萬t左右，再加上其它行業(yè)排出的工業(yè)廢渣石膏總產(chǎn)量可達(dá)到3500萬t左右，產(chǎn)量是巨大的。
1.2我國(guó)工業(yè)附產(chǎn)石膏的利用現(xiàn)狀
我國(guó)目前對(duì)工業(yè)附產(chǎn)石膏的利用已經(jīng)開始，但總體講，工業(yè)廢渣水的利用率非常低，用量不到排出量的3%，約30萬t左右，用途主要有以下幾個(gè)方面：
(1)經(jīng)漂洗烘干后用于水泥工業(yè)做緩凝劑;
(2)經(jīng)漂洗甩干后用于生產(chǎn)普通β型石膏粉，并生產(chǎn)石膏砌塊、板材等石膏制品;
(3)直接用于農(nóng)業(yè)，做土壤的改良劑;
(4)直接用于筑路的路基材料;
(5)用磷石膏做原料，生產(chǎn)硫酸和水泥。
1.3 國(guó)外工業(yè)附產(chǎn)石膏應(yīng)用情況
國(guó)外工業(yè)附產(chǎn)石膏應(yīng)用*好的國(guó)家應(yīng)首推日本，其次是歐洲。由于日本是一個(gè)礦產(chǎn)資源及其貧乏的國(guó)家，無天然石膏資源，所以，日本工業(yè)附產(chǎn)石膏(主要是煙氣脫硫石膏和磷石膏)全部利用，基本上全部用于建筑制品(石膏砌塊、各種石膏板、抹灰石膏等)，每年還要從泰國(guó)進(jìn)口大量天然石膏。
歐美在工業(yè)附產(chǎn)石膏利用方面做得也很好，煙氣脫硫石膏占到90%，幾乎所有的煙氣脫硫石膏、磷石膏也全部或部分用于建筑制品，筆者曾到德國(guó)考察，他們.電廠產(chǎn)生的煙氣脫硫石膏主要用于紙石膏板，石膏砌塊，粉刷石膏等制品，已基本消除對(duì)環(huán)境的污染，轉(zhuǎn)變成為可利用資源。
歐美除了煙氣脫硫石膏、磷石膏外，其它類型的工業(yè)廢渣石膏很少，綜合利用的壓力相對(duì)比中國(guó)小。
2工業(yè)附產(chǎn)石膏處理的緊迫性及其途徑
2.1處理工業(yè)附產(chǎn)石膏的緊迫性和必要性
巨大的工業(yè)附產(chǎn)石膏的排放，現(xiàn)階段已對(duì)我國(guó)環(huán)境造成了很大危害，這種危害隨著工業(yè)附產(chǎn)石膏排放量的增加而日趨嚴(yán)重，國(guó)家法規(guī)政策的處罰(罰款)也越來越嚴(yán)。工業(yè)附產(chǎn)石膏已對(duì)城市水源、河流造成污染。例如：寧夏某廠的磷石膏堆場(chǎng)正好處于銀川市水源上游，有機(jī)磷和無機(jī)磷滲入地下，對(duì)銀川市水源造成危害，一遇大雨，磷石膏隨河水沖進(jìn)黃河，對(duì)黃河造成污染;又如四川某企業(yè)，每年排出近80萬t磷石膏，早已堆積如山，占地?cái)?shù)百畝。這種現(xiàn)象太多，不一一贅述。我國(guó)工業(yè)附產(chǎn)石膏已到了非處理不可的地步，如再不重視處理，將直接嚴(yán)重影響到企業(yè)的發(fā)展和生存。
中國(guó)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的國(guó)家，對(duì)天然礦產(chǎn)資源的依賴性越來越大，雖然中國(guó)石膏儲(chǔ)量豐富，但天然礦產(chǎn)資源并不是取之不盡用之不竭的東西，而是挖一點(diǎn)少一點(diǎn)，石膏也不例外。我國(guó)湖北應(yīng)城石膏礦經(jīng)過百年的采挖，現(xiàn)已基本枯竭，其他地方也有類似情況，這給我們敲響了警鐘;過度開采天然資源，將不利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，反而對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境起到負(fù)面作用。
保護(hù)環(huán)境，可持續(xù)發(fā)展是我國(guó)加速工業(yè)化進(jìn)程的必由之路，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就必須將大量的工業(yè)附產(chǎn)石膏當(dāng)做資源來加以利用和研究開發(fā)，全國(guó)每年排放的工業(yè)廢渣石膏約1380萬t，如果將其全部利用，就相當(dāng)于我國(guó)增加了年產(chǎn)30萬t石膏礦井40個(gè)，等于每年節(jié)約了1380萬t天然石膏礦產(chǎn)資源，對(duì)于我國(guó)石膏工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)于子孫后代都具有非常重要的意義。
2.2工業(yè)附產(chǎn)石膏的處理方式
工業(yè)附產(chǎn)石膏數(shù)量如此之大，零打碎敲，不成規(guī)模，解決不了問題，縱觀我國(guó)天然石膏應(yīng)用領(lǐng)域及國(guó)外工業(yè)附產(chǎn)石膏的廣泛應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，就可以看出，建材工業(yè)及新型建材制品行業(yè)是應(yīng)用石膏*廣泛、用量*大的領(lǐng)域，是解決工業(yè)附產(chǎn)石膏的根本出路。
我國(guó)水泥產(chǎn)量已突破7.0億t，按噸水泥4%的石膏用量計(jì)算，需用天然石膏近3000萬t，如果有20%產(chǎn)量使用工業(yè)廢渣石膏，也能達(dá)到500萬t以上。安徽銅陵和蚌埠檸檬酸石膏經(jīng)處理后用于水泥工業(yè)以及用于生產(chǎn)各種建材制品。
各種工業(yè)附產(chǎn)石膏經(jīng)過脫水前處理或不處理(直接方式)都可用來生產(chǎn)制作各種石膏制品，例如：山東泰和集團(tuán)，紙面石膏板已摻加30%磷石膏，摻入部分脫硫石膏也可生產(chǎn)紙面石膏板。同時(shí)還可用于石膏砌塊、條板、粉刷石膏、自流平石膏、嵌縫石膏和膩?zhàn)拥纳a(chǎn)。山東青島、四川龍蟒集團(tuán)、重慶等地已開始使用工業(yè)附產(chǎn)生產(chǎn)石膏制品，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
工業(yè)附產(chǎn)石膏有些可用于改良農(nóng)田，例如：磷石膏、煙氣脫硫石膏等，有些地方將工業(yè)附產(chǎn)石膏用于修建公路和高速公路的路基墊層。
3工業(yè)附產(chǎn)石膏處理的*新技術(shù)和發(fā)展
3.1存在問題
由于在各種類工業(yè)附產(chǎn)石膏中含有有害成份，不能用現(xiàn)有的工藝和設(shè)備(即用天然石膏的生產(chǎn)工藝和設(shè)備)生產(chǎn)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的石膏粉。因?yàn)楦鞣N工業(yè)廢渣中，含有少量但對(duì)石膏粉性能影響極大的殘留物，如：磷石膏中的有機(jī)和無機(jī)磷，氯化鹽，檸檬酸石膏中的殘留酸，都會(huì)影響石膏粉的質(zhì)量;強(qiáng)度上不去，達(dá)不到國(guó)標(biāo)中優(yōu)等品水平(抗折強(qiáng)度2.lMPa);或凝結(jié)時(shí)間過長(zhǎng)(超過30分鐘)，工程中無法使用;或用制作的石膏制品強(qiáng)度很低，性能指標(biāo)上不去等，嚴(yán)重地影響了工業(yè)附產(chǎn)石膏的利用。有的企業(yè)對(duì)磷石膏先進(jìn)行漂洗，洗去其有害的可溶雜質(zhì)。但洗滌污永無法處理，且需大量水(每洗It渣需2.5t水)，不符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策。由于增加了生產(chǎn)工序，致使生產(chǎn)成本上升。
3.2工業(yè)附產(chǎn)石膏開發(fā)利用*新技術(shù)
針對(duì)工業(yè)附產(chǎn)石膏利用中存在的問題，寧夏石膏工程技術(shù)研究中心*近研究開發(fā)出一整套新技術(shù)、新工藝。這套新工藝新技術(shù)可大規(guī)模的利用處理磷石膏和其它工業(yè)廢渣石膏，并生產(chǎn)出高強(qiáng)度的石膏粉(見表1)，在同一設(shè)備中同時(shí)也可生產(chǎn)半水石膏粉，產(chǎn)品質(zhì)量如表2。
這套新工藝不需對(duì)磷石膏進(jìn)行預(yù)洗和烘干，直接入窯脫水，使有害成份轉(zhuǎn)變成無害的惰性材料，從而提高了石膏粉的質(zhì)量，**了其高強(qiáng)度。這項(xiàng)技術(shù)已通過中試，技術(shù)成熟穩(wěn)定，已形成產(chǎn)年5萬一10萬t產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，是迄今為止，規(guī)模*大的一套處理裝置，其工藝簡(jiǎn)捷流暢，無二次污染。產(chǎn)品主要用于(l)生產(chǎn)石膏砌塊。(2)生產(chǎn)粉刷石膏。(3)自流平石膏。(4)黏接石膏、嵌縫石膏、石膏膩?zhàn)拥?。這套技術(shù)完全以工業(yè)附產(chǎn)石膏為原料，加之國(guó)家優(yōu)惠稅收政策，生產(chǎn)成本很低，在市場(chǎng)上極具競(jìng)爭(zhēng)力。粉刷石膏的生產(chǎn)成本可與水泥相競(jìng)爭(zhēng)，石膏砌塊成本是天然石膏砌塊的3/5，這套系統(tǒng)適合各種工業(yè)廢渣石膏，將是今后處理工業(yè)附產(chǎn)石膏的主導(dǎo)工藝和技術(shù)。
4結(jié)束語
工業(yè)附產(chǎn)石膏的開發(fā)利用日益緊迫，應(yīng)引起各方面高度重視，是關(guān)系到我國(guó)經(jīng)濟(jì)今后可持續(xù)發(fā)展的問題。利用好了是寶貴的資源，利用不好就是危害環(huán)境的廢渣，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已給我們利用工業(yè)附產(chǎn)石膏提供了現(xiàn)實(shí)的可能性。我們要將工業(yè)附產(chǎn)石膏當(dāng)作資源來開發(fā)利用，節(jié)約天然石膏資源，給我們子孫后代留下美好的生存環(huán)境和寶貴的資源。
