摘要：随着国家环保形势日益严峻，绝大多数燃煤电厂都安装了脱硫装置，其中大部分采用的是烟气脱硫（FGD）。脱硫石膏是燃煤电厂烟气脱硫的主要副产品。产量巨大的脱硫石膏如果得不到很好地处理，不仅是对资源的浪费，还会造成环境的二次污染。因此，加强脱硫石膏的综合利用已经获得越来越多的共识。而且将脱硫石膏进行综合利用与我国对固废实行“减量化、资源化、无害化”的指导思想和基本战略是一致的。本文介绍了燃煤电厂脱硫石膏的特性及石膏品质的影响因素，分析了目前脱硫石膏的应用情况，并对燃煤电厂脱硫石膏的综合利用作出展望。
关键词：脱硫石膏；特征；综合应用
引言
近年来，我国积极实施可持续发展战略，将环境保护放在重要的战略位置。针对电力行业实行二氧化硫和氮氧化物排放总量控制，新建燃煤机组必须同步建设脱硫脱硝设施。为了响应国家环境保护政策要求，国内的绝大多数燃煤电厂都采取了除尘、脱硫和脱硝等烟气污染控制系统。目前主流的烟气脱硫技术是湿式石灰石-石膏法。而随着这一技术装置在燃煤电厂的普及，会产生更多的烟气脱硫副产物（脱硫石膏）。脱硫石膏作为电厂湿法脱硫的副产物，是电厂产生的主要工业固体废弃物之一，而且脱硫石膏的产量呈日渐增加的态势。因此，加强脱硫石膏综合利用的研究开发，不仅可以为环境保护作出贡献，也可以为燃煤电厂带来一定的经济效益，促进脱硫石膏的资源化利用。这与我国对固废实行“减量化、资源化、无害化”的指导思想和基本战略是一致的。
1燃煤烟气脱硫石膏的来源与产量
脱硫石膏主要来源于燃煤电厂石灰石-石膏法脱硫装置，每处理1吨SO2就产生烟气脱硫石膏2.7吨。据环保部《2017年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》关于大宗工业固体废物资源利用的综合利用情况统计，2016年工业企业的脱硫石膏产生量为8672.6万吨，占中国大宗工业固废3.0%，其中脱硫石膏产生量最大的行业是电力、热力生产和供应业，其产生量为6643.7万吨，综合利用率为80.6%。目前，中国燃煤烟气脱硫石膏主要作为建筑材料，应用于生产水泥缓凝剂、熟石膏粉、粉刷石膏、石膏砌块、纸面石膏板等；也有用作矿山填埋及公路路基回填材料。近年在农业上也有人尝试应用于土壤改良。
2脱硫石膏的特征
2.1粒径方面
脱硫石膏的粒径较细，天然石膏经过粉碎后，其细度一般在140μm左右，而脱硫石膏的粒径一般为60μm。由于其颗粒过细，因而存在触变性与流动性问题，在使用过程中要经过相关工艺处理，改善其晶体结构。
2.2含水量
脱硫石膏含水量通常在10%以下。由于含水量较高，粘性极强，在运输过程中容易出现堵料情况，附着于各种设备上，影响设备性能与生产工作的正常进行。
2.3颜色
质量优良的脱硫石膏是白色的。如果电厂烟气除尘系统存在问题，导致烟气中含有大量粉煤灰，脱硫石膏的颜色通常呈现出深灰色。其次石灰石不纯，含有部分杂质，也可使脱硫石膏颜色加深。作为装饰的脱硫石膏，对外观颜色的要求较高，其质量没有达到相应标准，会影响到外观。
2.4体积密度
脱硫石膏的体积密度对存储、生产工艺、产品性能有重要影响。脱硫石膏的体积密度取决于脱硫的工艺方法及脱硫产物的分离处置工艺。
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3燃煤电厂脱硫石膏综合应用
3.1用作建筑材料
（1）作水泥材料
因为脱硫石膏与天然石膏成分相近，主要成分为二水石膏，不需要二次加工，只需要降低石膏的含水率便可作为水泥缓凝剂。研究发现，脱硫石膏中CaSO4对水泥中的铝酸三钙（C3A）具有缓凝作用，可以替代CaSO4作为水泥缓凝剂使用。而且脱硫石膏比天然石膏更有价格方面的优势，既可以实现脱硫石膏的资源化利用，又可节约水泥的生产成本。
（2）作建筑石膏
一般采用石膏基复合胶结材料生产砌块，其强度、耐水性明显提高，成本明显降低。脱硫石膏经过煅烧加入外加剂如粉煤灰与水搅拌，入模成型，后经干燥制成石膏砌块。脱硫石膏干燥后，煅烧成的半水石膏可生产建筑石膏粉。脱硫石膏的结晶体为短柱体、结构紧密、致密的结晶结构网使水化、硬化体有较大的表观密度，比天然石膏硬化体高10%～20%。天然建筑石膏水化产物则多为针状、片状结晶，晶体接触点间压力较大，晶体结构疏松，因而脱硫石膏生产的建筑石膏比天然建筑石膏性能更优异，强度比国家标准规定的优等品强度值高40%-45%。
（3）制造防火板
利用煤粉燃烧（PCC）发电厂生产的烟气脱硫石膏制造防火板收集飞灰。FGD石膏的特点是微量元素浓度低，微量元素溶于环境的潜在可能性低，因此对环境影响较小，可以重复使用。对比发现，与相同的石膏/飞灰比例相比，FGD石膏/飞灰板比商业石膏/飞灰板具有更低的密度、更低的吸水率和更低的机械强度。纯FGD石膏面板具有最好的绝缘能力（52min），远高于纯商业石膏面板（42.8min），而且面板的机械性能和绝缘性能随着混合物中飞灰比例的增加而降低。即使使用80%飞灰制成的面板，仍然可以用作性能良好的耐火面板。因此，FGD石膏可以大量用于具有良好环保性能和高经济价值的绝缘结构和建筑材料。
3.2土壤改良
我国存在着很多的碱化土壤，目前国内外改良碱化土壤采用的方法主要是利用石膏改良技术，但是天然石膏价格偏高，而且是重要的建筑材料，建筑市场对石膏需求很大，过高的石膏成本和石膏原料的短缺，导致碱化土壤的改良存在障碍。而我国大量燃煤电厂产生了的大量的脱硫石膏，如果能将脱硫石膏用于改良碱化土壤，不仅防止了脱硫石膏的二次污染，而且可发挥巨大的经济效益。脱硫石膏本身含有大量的石膏成分，硫酸钙、亚硫酸钙以及含有植物吸收的锶、钙、硅等矿物元素，因而在土壤改良上有很好的前景。国内外对脱硫石膏改造碱化土壤的研究已经有了很多成果。石膏能够调节土壤中的pH值，石膏中的钙离子可以置换土壤中的钠离子，从而实现碱土改良。脱硫石膏的主要成分为二水硫酸钙，其中含有植物生长所需要的矿物营养素。将脱硫石膏应用于滩涂，可以有效缩短其自然演替的周期，同时提高滩涂土壤肥力。
3.3用于矿井与路基回填
采矿工艺中通常需要进行回填工作，胶结填充法由于成本较高制约了其应用与发展。而将脱硫石膏与尾砂、电场废弃物、棒磨砂等其他材料混合，可以得到胶结材料。石膏在水化过程中，会生成脱水化合物。而石膏替代水泥可以推迟水化热峰出现时间，在提高胶结材料强度的同时，防止裂缝产生。
3.4建筑石膏粉与石膏砌块、砂浆
建筑石膏粉是将脱硫石膏煅烧、破碎、制粉而成，工艺简单。可以将石膏粉用来生产石膏板、石膏砌块等。石膏砂浆可以作为墙体配套材料，保温型石膏粉可以应用于节能住宅，而石膏砌块则可以用来替代实心黏土砖。
结语
随着国家重点环保产业和投资的增加，烟气脱硫项目正在迅速发展，国内市场的发展为脱硫石膏提供了良好的发展机会，但对于当前脱硫石膏的综合利用，我国仍存在着许多技术、标准、法规和政策方面的问题，必须得到充分解决。因此，加强脱硫石膏资源化利用的研究开发，寻求脱硫石膏在不同领域的最佳利用方案，才能快速有效地提升脱硫石膏的综合利用。
参考文献
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论文作者:莫恩华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/8
标签：石膏论文; 烟气论文; 电厂论文; 燃煤论文; 石膏粉论文; 土壤论文; 砌块论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;