化学石膏的综合处置及应用

陈玉兰

(江苏一夫科技股份有限公司，江苏 南京 210000)

1 常见化学石膏的综合处置

1.1 脱硫石膏

1.1.1 脱硫石膏来源

我国作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，根据我国的能源结构状况，今后相当长时期内以煤电为主的格局难以改变。目前，国内燃煤电厂二氧化硫污染防治的主体技术是“石灰石-石膏湿法”，脱硫石膏的产量将随着烟气脱硫装置的建设和投运而快速增长，机组容量600MW 约产生6 万吨脱硫石膏。脱硫石膏若得不到合理利用，将成为又一大污染物。

其主要反应方程式为：

1.1.2 主要污染物

脱硫石膏含有重金属、酸性氧化物、有机污染物等化学物质。脱硫石膏若得不到充分合理的利用，不仅要占用大量的土地堆放，对地下水资源造成污染，成为转换了形态的污染源再次污染环境，会严重损害接触者的健康。

1.1.3 脱硫石膏综合处置工艺简述

第一步：预处理(降低脱硫过程中富集的高氯物质氯离子量≤400ppm)。 因脱硫石膏出厂氯离子含量都较高，氯离子若不能有效降低会影响到后续产品的应用；将脱硫石膏制浆，并输送至过滤机进行固液分离，过滤后的液体需要经过废水处理，将废水中的盐分离出来再利用，粉料为合格的建材石膏生产原料。

第二步：预干燥。脱除物料表面的游离水，表明游离水含量≤3%。将预处理后的脱硫石膏粉输送至干燥设备，热源采用低压蒸汽进行换热，将脱硫石膏表面游离水从原来的12%降至3%以下。

第三步：中温煅烧。将3%左右的表面水脱除，将二水石膏煅烧成半水石膏， 合理操作可以生产成合格的β 建筑石膏粉。

将预干燥后的二水石膏粉输送至煅烧设备，热源采用中压蒸汽进行换热，二水石膏转变为半水石膏。

第四步：改性粉磨。将煅烧后的半水石膏粉输送至改性磨机，改变半水石膏的力学性能，这样可以满足更多用户需求。β 石膏反应方程式如下：

1.2 磷石膏

1.2.1 磷石膏来源

随着我国磷复肥行业经过近二十年的发展，我国已经成为世界磷肥生产和消费大国，生产量和消费量均居世界首位。磷石膏主要是磷肥企业湿法生产磷酸过程中产生的固体废渣，生产1 吨磷肥大约产出5 吨磷石膏。其主要反应方程式为：

1.2.2 主要污染物

可溶性磷(HPO42-、H2PO4-、PO43-等)、可溶性氟(F-)、共晶磷(Ca(SO4)1-x(HPO4)x·2H2O)；有机物：乙二醇甲醚乙酸酯、异硫氰甲烷、3-甲氧基正戊烷、2-乙基-1，3-2 氧戊烷等。目前我国磷石膏的堆存量超过了3 亿吨，已然成为自然资源和社会环境不能承受之重。磷石膏的堆放过程中会污染渣场的土壤表层，进而破坏植被及生态环境，并引起地表和地下水的污染。由于磷石膏带来的放射性，长期堆存对人体健康产生极大的危害。

1.2.3 综合处置工艺简述

中温煅烧Ⅱ型无水石膏“三步法”生产工艺。

第一步：破碎烘干机去除游离水。预处理后的磷石膏通过烘干破碎机，干燥脱除表面大量游离水。

第二步：预热器一次煅烧成Ⅲ型无水石膏：脱除表明水的石膏粉在预热器中与高温热风直接换热，迅速升温并脱去结晶水，在预热器中脱水直接形成Ⅲ型无水石膏，脱水后的石膏继续在预热器中升温至700℃以上。

第三步：将Ⅲ型无水石膏煅烧成Ⅱ型无水石膏：经过预热器加热的Ⅲ型无水石膏送入煅烧窑后，在良好的保温状态下，通过一定的停留时间转化为Ⅱ型无水石膏。

Ⅲ无水石膏反应方程式如下：

1.3 盐石膏

1.3.1 盐石膏来源

来源于氯碱工业，原冷冻工艺进行改造，将卤水经膜分离设备进行 SO42-富集， 富硝水进入原提硝设备(但不进行冷冻处理)，添加一定量的氯化钙使其生成硫酸钙和氯化钠溶液，再经分离设备进行固液分离，液体部分主要是氯化钠溶液回卤水系统进行回用；固体部分二水硫酸钙为盐石膏。

1.3.2 主要污染物

主要含有氯化钠、少量氯化镁等杂质。改造前氯碱工艺生产氯气、氢氧化钠主产品，同时会产生大量芒硝，芒硝不能合理利用已成为行业的白色垃圾。

1.3.3 综合处置工艺简述

第一步：预处理(降低氯离子量≤100ppm)。将盐石膏配浆，用浆液泵输送至真空皮带过滤机，进行清洗并固液分离，固体输送至制浆槽，滤液(氯化钠溶液)输送至氯碱公司前期化盐(可以降原产品的生产成本)。

第二步：制浆并重结晶。由二水石膏反应生产半水石膏。将制好的浆液(固含量≤45%)输送至转晶釜进行升温、保压一段时间，根据在线分析仪反馈信息(二水石膏转变成半水石膏)，将半水石膏浆液输送至固液分离设备。

第三步：固液分离并烘干，脱除半水石膏表面水。固液分离设备将粉料可以脱水至游离水含量≤12%，分离液回收再利用；分离后的粉料输送至粉料干燥机，将物料干燥至游离水含量≤0.1%。

β 石膏反应方程式如下：

1.4 钛石膏

1.4.1 钛石膏来源

钛石膏是采用硫酸法生产钛白粉时，为治理酸性废水，加入石灰(或电石渣)以中和大量的酸性废水而产生的以二水石膏为主要成分的工业废渣，是硫酸法钛白粉主要的工业副产品。每产 1 吨钛白粉约副产6～8 吨钛石膏。

1.4.2 主要污染物

钛石膏的主要杂质为 Fe(OH)3、FeSO4和Al(OH)3。

1.4.3 综合处置工艺简述

“两步法”减量化工艺。

第一步：高压压滤系统。该段系统的工作周期包括：合模、进料、高压压滤、开模卸饼几个工段。进料后通过施加高压压力对物料进行高压压榨深度脱水，压榨迅速完成，高压压榨压滤机压力可达上百公斤，进料和压榨过程中滤液表观清澈。

第二步：混合破碎系统。经深度脱水后的钛石膏泥饼表观呈硬块，需用破碎机做破碎处理。破碎后以FU 拉链机输送至水泥厂。钛石膏经减量化并破碎处理后，可进一步资源化利用，深加工生产 α 型高强石膏或 II 型无水石膏粉，生产工艺同上。

2 化学石膏综合处理后的合理应用

2.1 α型高强石膏应用

α 型高强石膏被广泛应用于陶瓷模具、各类GRG(玻璃纤维增强石膏)制品及异型装饰、精密铸造、医疗医药、航空、船舶电缆、汽车摩擦片、塑料添加、建筑装饰及工艺美术、石膏基自流平砂浆、3D 打印等领域。

2.2 β型建筑石膏应用

β 型石膏被广泛应用于建筑行业的纸面石膏板、石膏墙板、砌块、线条、各类石膏砂浆，也可用于陶瓷模具行业混合料等。

2.3 II 型无水石膏

II 型无水石膏可以用于石膏矿渣水泥、石膏基自流平砂浆、墙板、模具等行业。

(文章题目:化学石膏的综合处置及应用)

3 结语

石膏材料具良好的透气性、杀菌性、保温性、抗空鼓开裂性、轻质性、防火性、低辐射性等优点，是全球公认的绿色建筑和装饰材料。党的十九大报告中提出到本世纪中叶全面完成我国生态文明建设的目标，部署了推进绿色发展、治理突出环境问题、加大生态系统保护和改革生态环境监管体制四大任务。为了适应国家快速发展的需要，补充绿色环保材料的短缺，化学石膏综合处置及应用已迫在眉睫，需要我们加快发展新型产业来适应时代的发展。