石膏产业（共7篇）
石膏产业 篇1
在建筑界, 石膏、水泥与石灰被称为是三大胶凝材料, 其凝结性能极其优良。目前, 几乎在陶瓷模具、医疗卫生、水泥生产、工艺美术行业当中, 都可以见到石膏的身影。石膏具有极强的隔音效能、耐火功效, 并且稳定性以及舒展性特别出众。新疆石膏资源分布比较广泛, 主要的州市都有石膏资源, 且多为中小型的矿床结构, 而大型、超大型的石膏矿比较少。优势矿产资源已使新疆具备了成为国家战略资源接替区和建设若干个国家级矿产资源开发加工基地的重要基础, 从而确立新疆优势矿产资源在西部大开发和国家经济发展中的重要地位。
1 新疆后沟矿区石膏产业市场开发前景分析
随着改革开放的深入以及西部大开发战略的实施, 新疆经济的发展正处于一个历史的高峰期, 工业的高速发展使得对于基本生产材料的需求急剧增长, 这也直接引发了新疆石膏产业的快速发展, 新疆的石膏产业主要用于水泥生产, 其次是建筑业以及农业等领域当中。图1为新疆水泥发展态势及预测图 (单位:万吨) 。
从图1可见, 新疆石膏产业的发展潜力是比较可观的, 在这样的背景下, 后沟地区石膏产业也迎来了自身发展的大好良机。后沟矿区在乌鲁木齐经济圈及北疆、东疆地区的石膏原矿需求中, 达坂城区和托克逊县是石膏的主产区和主要的原料基地, 生产的石膏原矿主要以建材用石膏粉和作为水泥缓凝剂使用。两地区虽然分属不同市县管辖, 但石膏矿均在后沟白杨河东侧和沟口东西两侧地区。在后沟地区探明的石膏地质储量达3978万吨, 仅三维石膏矿地质储量就达到了1631万吨, 该地区远景储量巨大。
2 后沟矿区石膏产业市场开发利用现状
目前, 后沟矿区的石膏开采还属于开发起步阶段, 仅仅在后沟这么一个矿区, 就已经出现了十几家石膏开发矿点, 而这种石膏开发的技术含量及规模也达不到正规矿山的标准, 基本上均属于小型矿山, 这就导致了矿山开采遍地开花而不结果的状况, 年产量规模小到仅仅为70万吨, 并且都是以季节性开采为主, 矿山的闲置率极高。大部分企业以出卖石膏矿石为主, 而建筑石膏粉加工年产量仅为8-10万吨/年, 生产工艺落后, 附加值极低。具体问题表现为:
(1) 开发秩序混乱。
由于矿山开发力度不足, 难以形成大的生产规模, 导致石膏资源无序开发, 乱采乱挖, 至使石膏市场结构失衡、无序竞争、低价倾销的现象十分严重。
(2) 附加值不高。
后沟地区石膏综合开发利用和深加工不够, 目前还停留在石膏粉的加工和开发上, 对原矿的深加工及多元化开发远远不够, 经济效益亟待提高。
(3) 矿区规划落后。
后沟该区矿产勘查投入不足, 勘查程度远远要低于新疆石膏矿区勘查平均水平, 因而导致矿区整体规划水平在这几年发展的过程当中并没有实质性的进展, 也就严重地影响区域开发建设决策, 制约了后沟地区石膏产业经济发展潜力的开发。
3 后沟矿区石膏产业发展策略
3.1 规范矿山开采, 形成集团化优势
要对后沟地区的矿山开采进行制度化的约束, 有规划才会有秩序, 对于新上的开采项目一定要进行严格地审查, 同时对于现在开采的小规模矿点, 要严格地审查其开采资质, 不合格的采矿坚决取缔, 在达坂城区和托克逊县的石膏矿山进行结构调整, 以市场为导向, 以整个后沟地区的资源配置为出发点, 逐步削减相应的落后生产能力, 实现石膏工业的规模经济, 建立大的企业集团或联合体。而对于符合规划的采矿, 年产量在10万吨以上并且布局科学的矿山, 可以鼓励性地予以资金补偿或者其他方面的优惠。
3.2 优化产品结构, 提高附加值
目前乌鲁木齐地区以及吐鲁番地区没有一家上规模、上档次的建筑石膏粉生产企业, 大都是一些工艺落后、设备陈旧、手工制作的作坊式个体生产户, 所生产的石膏粉产品质量和产量都难保证, 价格较高、能耗大, 污染严重, 所以要引进国内先进的设备及技术, 开发新的高档石膏板、高强石膏材料、建筑干粉以及石料切块等具有高附加值的产品, 从而优化单一的产品结构。同时还要鼓励骨干企业的发展, 在发展支持上做重点倾斜, 可以是技术上的, 也可以是资金上的, 这样就可以促进本地区的企业在规模及其发展模式上实现新的转变, 更上档次, 更具规模, 帮助骨干企业解决发展中存在的政策性问题。
3.3 坚持科学发展观, 合理布局石膏加工产业
资源优势并不能代表本地区经济发展水平的高低, 只有将这种资源优势转化为经济优势才可以实现区域经济发展步调的增长, 所以后沟矿区的石膏产业就要做长远的打算, 尽快地实现深加工, 进行产业延伸。可以在后沟地区建立正规的石膏产业工业园, 在园内将水、电、通讯等设施配备完全。将该区域当中的一些石膏加工企业通过土地置换的方式转移到工业园当中, 对今后涉及石膏加工的开发企业应当一律要求进入到工业园当中, 当然在进入工业园当中必须要先进行严格的资质审核。
3.4 创立后沟品牌, 以名牌争市场
要积极鼓励后沟矿区的企业参加新疆知名品牌的评选活动, 进而去竞争全国的知名品牌, 同时要通过各种媒介来对后沟的石膏加工产业进行广告宣传的攻势, 特别要积极参与到各种产品博览会的举办当中, 通过这种夸张、主动的广告模式来提高后沟石膏产品的知名度和美誉度。
4 结束语
随着绿色的、环保的、健康的石膏建筑材料及产制品更广泛的应用于人民生活中, 石膏制品在新疆及中亚地区将有很大的发展空间, 各种石膏产制品及石膏墙体会得到高速的发展, 在后沟地区依靠新的发展模式, 必将在满足新疆石膏制品生产飞速增长需要的同时实现自我成长。
参考文献
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[2]张红.石膏产业大有可为[N].中国建材报, 2010-02-06 (002) .
[3]周峰.山东新汶矿业集团膏业公司多元化战略强壮石膏业[N].中国矿业报, 2005-02-17 (003) .
发展云南磷石膏产业的必要性研究 篇2
云南省是全国磷资源大省, 全省有磷矿产地35处, 保有储量31.95亿t, 占全国总储量的21%, 云南省的磷矿不仅量大而且矿石质量较优, P2O5大于30%的富矿储量达到3.7亿t, 占全国富矿总储量的33%。磷矿的主要用途是制造磷肥和磷酸, 据中国磷肥工业协会初步统计, 2013年中国磷肥总产量在1 650万t左右, 其中种植业磷肥消费约1 188万t。磷化工业是云南省重要的工业产业, 我省高浓度磷复肥设计产能1 250万t/a, 位居全国第一。
磷石膏是生产磷肥、磷酸时排放出的固体废弃物, 每生产1t磷酸约排放4.5~5t (干基) 磷石膏废渣。磷石膏是一种粉状材料, 几乎没有可塑性, 主要矿物成分是二水石膏 (Ca SO4·2H2O) 和半水石膏 (Ca SO4·1/2H2O) , 以二水石膏居多, 主要化学成分为二水硫酸钙 (Ca SO4·2H2O) 。磷石膏还是一种具有多种潜在用途的硫、钙或石膏资源, 但其所含有的磷、氟、硅、镁、铁、铝、有机物等杂质对综合利用构成不利的影响, 使磷石膏的利用成为了世界性难题。当前, 我国磷化工企业排放的磷石膏, 除极少量被利用来生产建筑材料外, 大多数企业对固体废弃物磷石膏都是采用露天堆存处理, 数量巨大的磷石膏不但占用着大面积的土地, 还污染环境, 造成生态问题。2006年, 国家环保总局将磷肥企业排放的磷石膏渣定性为危险废物。
近年来, 随着云南省高浓磷复肥和湿法磷酸产能的增长, 副产磷石膏堆放量也急速扩大, 占用的土地也日益增多, 高度集中的堆放对生态环境的影响日益突出。加大磷石膏的综合利用, 减少堆放量是当前面临的重要问题, 必须要引起全社会的高度重视。
1 发展云南磷石膏产业的积极意义
目前, 我国积极发展循环经济, 节能减排, 国家为扶持循环经济和废物综合利用出台了大量的政策, 给出了很多的优惠条件, 为磷石膏的资源化利用带来了宝贵的先决条件和历史机遇。另外, 积极发展磷石膏产业, 有利于改变建筑材料生产争土地、争资源、污染环境和破坏生态的现状, 不仅可变废为宝, 保护环境, 同时也符合国家建筑墙体材料革新的主要发展方向。
1.1 发展磷石膏产业有利于云南省磷化工企业的健康发展
云南省磷化工企业副产的磷石膏Ca SO4·2H2O成分含量较高, 放射性普遍较低, 符合建筑材料对放射性的要求, 在对其进行适当的净化或改性处理后, 可广泛用来制造建筑主体材料, 如板材、砌块、墙材、水泥缓凝剂等, 还可用来制造建筑装饰材料如室内石膏饰材、粉刷抹灰材料等。在磷化工企业发展磷石膏综合利用产业, 不但可以减少磷石膏的堆放量, 减少由于大量堆放产生的费用, 还可为企业创造一定的经济效益, 有利于磷化工企业的可持续性健康发展。
1.2 发展磷石膏产业有利于节约资源和能源
随着城乡建设对建筑材料需求的急剧增长, 资源、能源、环境对经济发展的瓶颈制约矛盾日益凸显。据统计, 全国当前人均耕地面积只有926.667m2, 不到世界平均水平的1/2, 耕地保护形势十分严峻。我国房屋所用的建筑材料中, 墙体材料占到70%, 很多地方都还在使用粘土砖, 粘土砖是典型的高耗能、高资源消耗和高污染产品, 全国每年生产的粘土砖, 耗用粘土资源达10亿m3以上, 相当于毁田33 333.3万m2, 同时, 在煅烧粘土砖时, 需消耗7 000万t以上的标准煤, 排放大量的二氧化硫和二氧化碳。而石膏与石灰、水泥一同并列为建筑材料中最主要的3种胶凝材料, 在这3种主要建筑材料中, 从煅烧温度来讲, 石膏最低 (约150℃) , 水泥最高 (在1450℃以上) , 从煅烧能耗来讲, 石膏最低, 约为水泥的1/4, 石灰的1/3, 因此, 使用石膏来做建筑材料, 生产能耗低, 耗费资源少, 环境污染小, 有利于节约资源和能源。另外, 我国80%的粘土砖用量都集中在农村建房项目中, 农村建房使用粘土砖, 抗震强度很低, 倒塌后很容易砸伤人员, 不利于抗震保安。
1.3 发展磷石膏产业有利于生态环境保护
磷石膏露天堆放对生态环境的影响主要有3个方面:一是磷石膏中残留的磷、氟等元素, 以及磷酸、硫酸和氢氟酸等酸性物质, 在露天堆放情况下会随着雨水进入循环水体, 使水体酸化和富营养化, 当磷的含量超标时, 水体里的蓝藻就会爆发, 磷产生的富营养化比氮都厉害;二是磷石膏里含有的砷、镉、汞等有害重金属化学物质, 对环境造成的影响时间很长, 可长达数百年;三是磷石膏主要是以颗粒形式存在, 其颗粒半径为0.045~0.250mm, 如遇到干燥天气, 磷石膏颗粒会随风飘散到空气中, 造成空气污染。基于以上原因, 发展磷石膏综合利用产业, 减少露天堆放量, 有利于生态环境的保护, 有利于经济的持续发展。另外, 据统计, 我国建筑材料生产年消耗矿产资源近100亿t, 标准煤约2亿t, 是全国工业部门的耗能大户, 也是主要的环境污染源。石膏的煅烧温度较低, 能耗较小, 如果代替部分如水泥等需高温煅烧的建筑材料用于建筑工程中, 就可以大大减少对环境的污染。
1.4 发展磷石膏产业有利于推广新型节能绿色建材
当前, 世界各国的城市规划、建筑设计、建筑标准中无不以建造绿色建筑、构建绿色环境为宗旨, 并把21世纪看作是绿色建筑时代。据统计, 我国单位建筑面积能耗是发达国家的2~3倍, 高面积能耗给社会造成了沉重的能源负担和严重的环境污染。我国要走可持续发展道路, 发展节能与绿色建筑刻不容缓, 其中, 最关键是要发展新型节能绿色建材。新型节能绿色建材是区别于传统的砖瓦、灰砂石等材料的建筑材料新品种, 行业内将新型节能绿色建材的范围作了明确的界定, 主要包括新型墙体材料、新型防水密封材料、新型保温隔热材料和装饰装修材料等4大类。石膏建材制品生产耗能低, 节能效果显著, 并且具有节土、节地、环保、利废、隔热、保温、防火、质轻、可调节室内空气湿度、施工便捷、成本低廉、在使用过程中没有有害气体释放、建筑废弃物还可回收再利用等诸多优点, 是典型的“节能绿色建材”。随着我国工业的高速发展, 石膏建材制品已迅速发展成为种类齐全、性能优良、极有前途的节能绿色建材, 在国家建筑节能“九.五”计划中已列入我国重点发展的新型墙体材料。节能利废、成本低廉、性能出众、施工便捷的磷石膏建材制品, 发展潜力无限, 必将引领新型节能绿色建材跨越发展。
2 发展云南磷石膏产业的必要性分析
随着云南磷化工行业的迅速发展, 磷石膏的产量也在急剧攀升, 据不完全统计, 云南全省每年排放的磷石膏达1 200万t以上, 各地磷石膏累计堆积量已经超过1亿t, 但利用率还不到10%, 大量堆积的磷石膏占用土地、浪费资源、污染环境, 给社会、企业、环境带来了巨大压力, 磷石膏的资源化利用迫在眉睫, 加快对磷石膏的资源化利用已经刻不容缓。
2.1 发展磷石膏产业是减少环境污染的需要
为了防治环境污染, 我国相继颁布了《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》等相关法律。改革开放以来, 我国一直强调在工业生产中预防环境污染, 2003年1月1日正式颁布实施了《清洁生产促进法》, 要求工业企业要从源头治理污染, 在生产过程中控制、减少污染物的产生和排放, 逐步实现零排放。磷石膏对环境主要是对水体和空气的污染, 要减少磷石膏对环境的污染, 一是改进高浓磷复肥和湿法磷酸生产工艺, 减少磷石膏杂质含量和排放量, 提高磷石膏品质;二是用清洁生产的理念, 从源头开始治理和减少污染;三是多方面改善堆放环境, 尽量减少露天堆放;四是利用新工艺、新技术, 拓宽磷石膏综合利用途径, 加大磷石膏使用量, 变废为宝, 造福社会和企业。
2.2 发展磷石膏产业是发展循环经济和资源综合利用的需要
循环经济是一种将清洁生产和废弃物的综合利用融为一体的生态型经济, 是一种以资源的高效利用和循环利用为核心, 以“减量化、再利用、资源化”为原则, 以低消耗、低排放、高效率为基本特征, 符合可持续发展理念的经济增长模式, 是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统经济增长模式的根本变革。资源综合利用是指在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用, 对生产过程中产生的废渣、废水 (液) 、废气、余热、余压等进行回收和合理利用, 对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。发展循环经济是缓解资源约束矛盾的根本出路, 是减轻经济增长对资源供给压力的有效手段, 大力发展循环经济, 推行清洁生产, 可将经济社会活动对自然资源的需求和生态环境的影响降低到最小程度, 从根本上解决经济发展与环境保护之间的矛盾, 实现资源的高效利用和循环利用。同时, 发展循环经济也是提高经济效益的重要措施。大力发展磷石膏产业, 不但实现了资源的综合利用, 变废为宝, 也符合发展循环经济的要求, 在国外国内均属于政府强力支持的产业。
2.3 发展磷石膏产业是改善建筑节能和节约土地的需要
国家墙体材料改革的方向是:逐步淘汰粘土砖, 大力发展和推广使用高效节能、轻质抗震、施工简便、造价适中的轻型墙材。用磷石膏来生产建筑材料, 节能、节土、利废的效果十分显著, 以节能为例, 用磷石膏来生产新型墙体材料, 平均生产能耗为每万块标砖0.7t标煤, 比传统粘土砖降低47%, 采用磷石膏新型墙体材料建造达到《民用建筑节能设计标准》的建筑, 可使每平方米建筑采暖能耗从目前的31.5kg降到15.8~22kg, 节能率30%~50%, 对改善建筑节能具有十分重要的意义。在节约土地方面, 一是可用磷石膏生产新型墙体材料来代替粘土制品, 提高资源利用效率、改善建筑功能、促进建材业和建筑业技术进步, 有效保护耕地、节约资源;二是减少由于露天堆放而占用的土地, 节约土地资源。
2.4 发展磷石膏产业是经济建设和人民生活增长的需要
石膏建材由于轻质、防火、节能、环保、造价低、品种多、施工方便等优势, 在建筑上占有重要地位, 一直得到世界各国的广泛使用, 特别是西方发达国家, 由于石膏建材带来的居住舒适性、节能环保, 已经把石膏建材的利用率当成了工业和经济发展的指标。近几年来, 随着经济的发展和人们生活水平的提高, 我国正逐步引入了欧美发达国家的石膏消费理念, 纸面石膏板、纤维石膏板、石膏砌块、石膏空心条板、抹灰石膏、石膏砂浆等石膏产品已在国内形成了规模性市场。但我国属于发展中国家, 石膏工业相对落后, 当前石膏的消费主要是用作水泥生产的缓凝剂, 其次才用于制造各类石膏制品。我国石膏的消费结构为:80%用于水泥生产, 6.0%用于陶瓷模具, 10%用于石膏制品和墙体材料, 4.0%用于化工及其它行业;而世界发达国家的石膏消费结构为:石膏制品约占45%, 水泥生产约占45%, 其它各领域约占10%。随着我国经济的高速增长和新型节能石膏建材的推广应用, 高品质石膏建材市场发展空间巨大、应用前景广阔, 据统计, 以纸面石膏板为例, 如按人均占有量计, 加拿大为世界第一位, 约为13.2m2、日本和法国4.4 m2、英国2.6 m2、而我国仅为0.3 m2, 产量不到美国的10%, 人均年消费量不到美国和加拿大的2%, 日本的人均消费量约为我国的30倍。因而, 中国石膏工业今后应有更大的发展, 才能满足我国经济建设和人民生活增长的需要。磷化工企业要充分把握国家调整产业结构、推进节能减排、大力发展新型墙体材料的大好时机, 认真冷静分析自身优劣, 集中科研力量攻关, 不断创新, 努力开发更多具有高经济附加值的磷石膏深加工产品, 可为企业带来巨大的经济效益。
3 结语
利用磷石膏为原料发展石膏产业, 符合国家推进墙体材料革新和推广节能建筑的政策导向, 有利于促进工业固体废物的综合利用和减量化, 节约土地、石材、砂子、天然石膏等有限资源, 改变墙体材料生产争土地、争资源、污染环境和破坏生态的现状, 促进磷化工企业的循环经济发展。磷石膏建材产品属于绿色新型建材, 符合建筑节能、环境友好、可再生利用的要求, 市场容量大, 发展前景广阔。积极发展磷石膏产业, 国家和企业均可得到收益, 实现企业经济效益和社会效益共赢。
参考文献
[1]陈燕, 岳文海, 董若兰.石膏建筑材料[M].北京:中国建材工业出版社, 2003.
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石膏产业 篇3
1 原材料和试验方法
熟料取自我公司2014年4~10月不同时间不同配方的出窑熟料;脱硫石膏取自日常生产所使用的浙能电厂脱硫石膏;天然石膏来自四川某矿点。为减少石膏不同掺量对熟料强度的影响, 选择SO3含量与天然石膏相差不大的脱硫石膏做试验, 其化学分析结果见表1。
%
我公司黏土质原料、铁质校正原料和烟煤质量都较稳定, 但进厂石灰石质量波动大, 导致熟料中Al2O3含量变化大, 所以在实际生产控制中只能采取保证熟料饱和比和硅酸率两个率值稳定的配料方案。在本次试验中熟料按KH为0.910±0.02, n为2.65±0.1来控制, Al2O3含量最低值为4.19%, 而最高值为5.62%。在半年的试验期内, 当石灰石质量变化引起熟料配方变化时, 对配方变化前后不同Al2O3含量的熟料样共33批进行了对比试验。
试验时先将天然石膏和脱硫石膏分别烘去外水、破碎并混合均匀, 把每批试验用熟料破碎并混合均匀后备用。称取5kg熟料样品分别加入相同质量的天然石膏和脱硫石膏, 倒入化验室统一小磨内粉磨相同的时间, 制成熟料试验样品, 掺加天然石膏的样品编为A, 掺加脱硫石膏的样品编为B。根据相关试验方法要求, 对试验样品分别进行标准稠度用水量、凝结时间、安定性和强度等项目的检验。
2 试验结果
所有样品的安定性都合格, 其他物理性能根据熟料的Al2O3含量, 按<4.5%、4.5%~4.8%、4.8%~5.1%和>5.1%4个范围对检验数据进行统计, 结果见表2。
随Al2O3含量的增加, 33批熟料样品掺加天然石膏和脱硫石膏后熟料的凝结时间和强度对比情况分别见图1~图4。
3 结论
1) 在粉磨时间相同的情况下, 掺加脱硫石膏后比表面积有所下降, 易磨性稍有降低。
2) 在水泥SO3含量基本不变的情况下, 掺加脱硫石膏后, 缓凝作用加强, 特别在Al2O3含量较低时。
3) 掺加脱硫石膏后, 除了Al2O3含量≤4.50%的熟料样品外, 其他样品总体来说强度稍有下降。
石膏产业 篇4
近年来, 国家强化了对电厂二氧化硫排放的控制, 燃煤电厂烟气脱硫产业快速发展。截至2005年底, 建成投产的烟气脱硫机组容量达5300万千瓦, 其中采用湿法脱硫工艺的就占到90%以上, 其主要副产品为脱硫石膏。到目前为止, 亟待处理的脱硫石膏达1000万吨以上, 如不予以处理, 则堆积排放、污染环境;如能综合利用, 可变废为宝。国内对脱硫石膏的综合处理和应用已经起步, 脱硫石膏的应用蕴藏着巨大的市场机遇, 对于江苏、浙江、广东等天然石膏匮乏的地区, 脱硫石膏的大量出现为以石膏为原材料的企业带来了商业机会。脱硫石膏可以用做制造石膏砌块、腻子石膏、模具石膏、纸面石膏板以及水泥等建材产品, 但是目前能大量使用的限于制造纸面石膏板和作水泥缓凝剂。对水泥行业来说, 作水泥缓凝剂是脱硫石膏最主要的应用方式。我国的脱硫石膏主要集中在东部沿海地区, 2006年我国水泥产量约13亿吨, 仅东部地区就有8亿吨。按照4%的添加量计算, 如果全部用脱硫石膏代替天然石膏作为缓凝剂, 一年可消化脱硫石膏3200万吨, 完全可以解决目前脱硫石膏的利用问题。根据国家节能环保生产要求及对工业废渣综合利用的相关政策, 利用脱硫石膏作为水泥缓凝剂生产水泥, 既可降低成本, 又可将工业废渣变废为宝, 因此该项目的实施是非常必要的。
1 脱硫石膏与天然石膏比较
天然石膏与脱硫石膏的化学成分、细度, 颗粒粒径分布分别见表1、表2。
2 脱硫石膏作为水泥缓凝剂的实验研究
2.1 原材料
试验分别选取了A热电厂的湿脱硫石膏 (AGS) 、经过设备处理过的干脱硫石膏 (AGG) 以及B热电厂的湿脱硫石膏 (BGS) 。原材料还有水泥熟料、天然二水石膏 (TG) 、矿渣、矿粉和石灰石。原材料的化学分析见表3, 熟料的矿物组成见表4。
2.2 试验方法
湿脱硫石膏因含水分较高, 进试验小磨粉磨前将其存自然条件下干燥, 自然条件下干燥的脱硫石膏 (以下简称为脱硫石膏) 的含水率 (附着水) 为0.7%。将水泥熟料、石膏及各种混合材按配比要求计量后在球磨机中混磨30min, 水泥细度达到国家标准要求, 按照GB1346-2001进行水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性的测定, 按照GB/T17671-1999测定水泥各龄期强度。
2.3 实验结果
2.3.1 掺天然石膏时, 水泥的各项物理指标都相差不太明显, 只有强度随着SO3含量的增加而略有增加。
与天然石膏相比, 掺A热电厂的干脱硫石膏的水泥, 标准稠度用水量有所减少, 强度明显降低;掺A、B热电厂的脱硫石膏 (AGS和BGS) 的水泥, 比表面积偏大, 凝结时间大大延长, 强度也较高。总的看来, A热电厂的湿脱硫石膏缓凝效果最好, B热电厂的湿脱硫石膏次之, A热电厂的干脱硫石膏最差;SO3含量在2.5%~3.0%时水泥强度较高。
2.3.2 天然石膏和脱硫石膏不同比例时的硅酸盐水泥性能
选取水泥SO3含量为2.7%, 天然石膏与脱硫石膏 (AGS和BGS) 分别按l:2、2:l比例, 制成的硅酸盐水泥物理性能见表5。
由表5可以看出, 天然石膏与脱硫石膏按不同比例制成的各种水泥, 其物理性能差别不大, 只是加A热电厂脱硫石膏的水泥要比加B热电厂脱硫石膏的水泥凝结时间短一些。
2.3.3 加天然石膏和脱硫石膏时普通硅酸盐水泥性能
为了检验脱硫石膏对掺加混合材的普通硅酸盐水泥的影响, 将石膏、熟料、矿渣、矿粉和石灰按表6所示配比, 制成普通硅酸盐水泥, 并分别测试物理性能进行对比, 结果见表7。
由表7可以看出, 完全使用脱硫石膏作水泥缓凝剂制得的普通硅酸盐水泥, 与脱硫石膏与天然石膏按比例制得的水泥性能相差无几, 比天然石膏制成的水泥性能略好一些。
2.4 结果分析
2.4.1 脱硫石膏对水泥易磨性的影响
由以上试验可以看出, 粉磨时间相同时, 加脱硫石膏的水泥比表面积都明显偏大。这主要是因为脱硫石膏的易磨性比天然石膏要好, 而且脱硫石膏已是细粉状物料, 对熟料有助磨作用, 所以在相同的时间内, 磨得的水泥细颗粒较多, 比表面积明显偏大。
2.4.2 脱硫石膏对水泥凝结时间的影响
从表5可以看出, 脱硫石膏明显延长了硅酸盐水泥的凝结时间, 但从表7可知, 脱硫石膏对普通硅酸盐水泥的凝结时间并无明显影响。与硅酸盐水泥相比, 由于混合材的加入, 在普通硅酸盐水泥中熟料含量相对减少了, 脱硫石膏对其凝结时间的影响就不太明显。另外, 脱硫石膏细度大, 在水泥中能与水泥颗粒充分接触, 迅速发生反应, 所以更能有效调节水泥凝结时间。
2.4.3 脱硫石膏对水泥强度的影响
从以上试验结果可以看出, 湿脱硫石膏在自然条件下干燥后, 制成的水泥的强度都要比用天然石膏稍高一些。因为脱硫石膏中含有部分未反应的Ca CO3和部分可溶盐, 如K+盐、Na+盐, 这些杂质的存在有利于加速水泥水化, 对促进水泥强度发展, 激发混合材活性的充分发挥, 对水泥结构性能都有提高作用。在杂质含量相同的情况下, 就脱硫石膏而言, 没有参加反应的碳酸钙颗粒一部分以石灰石颗粒形态单独存在, 另一部分以核形式存在于二水硫酸钙中心, 这就增加了有效参与水化反应的硫酸钙颗粒数量, 使其有效组分高于天然石膏, 而天然石膏杂质在水化时一般不能参加反应, 所以在一定程度上天然石膏性能不及脱硫石膏。
2.4.4 结论
根据试验结果, 已证明脱硫石膏用作缓凝剂在纯度、粒度和微量成分等性能上基本没有问题。
(1) 脱硫石膏用作水泥缓凝剂, 在相同的粉磨时间内, 与天然石膏相比, 制成的水泥比表面积偏大。
(2) 脱硫石膏能够延长硅酸盐水泥的凝结时间, 但对加入混合材的普通硅酸盐水泥几乎没有影响。
(3) 与天然石膏相比, 用脱硫石膏制成的水泥强度稍高。
(4) 工业试生产结果同样表明, 用脱硫石膏生产的水泥各项质量指标均能达到水泥标准的要求。
总的看来, 脱硫石膏代替天然石膏作水泥缓凝剂, 可以用于水泥生产。
3 脱硫石膏的使用案例
为了降低水泥成本, 某些水泥厂已经成功使用脱硫石膏代替天然石膏生产水泥, 并取得了良好的经济效益。基于此, 广州市珠江水泥有限公司于2007年8月开始进行使用脱硫石膏代替天然石膏项目的改造, 本改造方案在保留原有的石膏配料系统的基础上, 新建一个配料系统, 在试生产阶段同时使用两个系统配料来调整脱硫石膏的加入量, 再根据试生产的结果逐步增大脱硫石膏的用量, 以求达到用脱硫石膏来代替天然石膏的目的。
工艺流程如图1所示。
3.1 方案说明
3.1.1 脱硫石膏输送入仓
脱硫石膏用自卸船运至该厂码头, 通过船自有的皮带直接卸至F1J03皮带下料口, 也可以用普通船运到该厂码头, 利用码头抓斗机卸至F1J03皮带机的下料口, 先后经过F1J07、F1J08、F1J09、F1L01、F1L02、F1L03送至联合均化库专堆存放, 入仓时用装载车送入G1J01下料口, 经G1J01、G1J02, 后通过新增加的一条皮带机进入两个新建的石膏仓, 分别供三台水泥磨使用。
另外可以把船运来的脱硫石膏用自卸车运到工厂现在的石膏堆场, 要使用时再用自卸车运至F1J03皮带下料口, 再经输送系统输送到均化库专门堆场。这相当于现在天然石膏的使用流程。这样就可以保持一个安全的库存量。
购买脱硫石膏的结算数量:直接进联合均化库的脱硫石膏的可以用F1J09的测量结果作为结算数量;通过大堆场中转的可以过地磅, 也可通过F1J09来测量。
以上方案既能较好地利用现有的输送设备以减少投资, 又能保留原有的石膏配料系统。现在从码头到均化库的皮带输送机的下料斗和转料点的内侧都已经加装了高分子聚脂防粘衬板, 可有效防止物料在输送过程中发生堵塞。需要增加的设备:
(1) 皮带机1台, 把从G1J02出来的物料送至新建钢板仓。
(2) 气动三通闸2台。安装于皮带机下料处, 用于将物料卸入两个新建的钢板仓。
3.1.2 仓储和定量喂料
拟建造两个!5.0m×8m的钢板仓用于存储脱硫石膏, 分别计量后喂入1号、2号和3号水泥磨。在钢板仓底部出料口加装筒仓强制卸料器, 钢板仓锥斗内侧加装高分子聚脂防粘衬板, 以保证物料畅通。筒仓强制卸料器出来的物料通过皮带秤喂入配料皮带进磨。需要增加的主要设备:
(1) 两个!5.0m×8m的钢板仓, 用于存储脱硫石膏;
(2) 3台筒仓强制卸料器;
(3) 3台电子皮带秤。
3.2 投资 (表8)
3.3 设备维护成本
本系统投入运行后设备维护成本跟原有的天然石膏配料系统基本相同。
4 经济效益
石膏产业 篇5
1 关注石膏中杂质的影响
实践证明, 建筑石膏的性能虽然与石膏品位的高低有密切关系, 但是石膏性能同时还受其中杂质的影响。天然石膏中石英、碳酸盐等杂质对石膏的影响不大, 但其中含量较小的粘土及钾、钠等可溶性盐却对石膏性能有着不可忽视的影响, 这些有害杂质, 不仅可以降低石膏制品的强度, 而且在潮湿的环境中容易析出盐霜, 造成危害。
近年来, 工业副产石膏的应用逐步推广。从理论上来讲, 工业副产石膏的主要成分与天然石膏的主要成分一样, 都是二水硫酸钙, 且一般都远高于普通天然石膏的品位, 但工业副产石膏又普遍含有较高的水分和主产品生产过程中带来的多种可溶性盐等杂质, 对石膏性能带来较大影响。同时, 工业副产石膏多呈粉状, 颗粒级配不佳, 这也对工业副产石膏的性能具有不良影响。
目前, 国内存量和应用最多的就是脱硫石膏和磷石膏。磷石膏产量最多, 年产量达到7000万吨以上, 占工业副产石膏的70%以上, 有害杂质多。可溶性磷、氟与有机物是磷石膏中主要的有害杂质。可溶性磷、氟与有机物分布于二水石膏晶体的表面, 其含量随磷石膏颗粒度的增加而增加;共晶磷存在于二水石膏的晶格中, 含量随着磷石膏颗粒度的减少而增加。可溶性磷和共晶磷, 延缓凝结硬化, 使水化产物的晶体粗化, 结构疏松, 强度降低。磷石膏中的有机物会使需水量增加, 从而削弱二水石膏晶体见得结合力, 降低石膏硬化体的强度。可溶性磷和有机物的存在会显著降低石膏的脱水温度, 掌握并利用这一点, 可以降低石膏的脱水能耗, 不掌握这一点, 如果脱水后石膏的出炉温度太高, 就可能导致石膏在较低温度下继续脱水。磷石膏由于用于生产的磷矿石的不同和产生工艺的控制不同, 其杂质的含量不同。因此, 磷石膏的利用关键是要关注好其有害杂质的影响, 进行不要的预处理。一般, 大部分的可溶性杂质和有机物可以利用水洗和浮选的方法进行去除和减少, 从而避免石膏制品的粉化、开裂、盐霜等问题。
目前, 应用最广和最好的是湿法烟气脱硫石膏, 主要是脱硫石膏纯度相对较高, 品位一般都在90%以上, 有害杂质含量一般较小, 脱硫石膏硬化体具有较高的表面硬度。在前几年的应用中, 脱硫石膏的一般应用几乎不进行任何处理。但是随着脱硫石膏的应用发现, 随着对石膏制品要求的增高, 及新生产脱硫石膏的增多, 其中杂质的影响也逐渐显现。脱硫石膏中的有害杂质主要是氯化物和可溶性的镁盐、钠盐, 这些杂质都会影响石膏制品的粘结性, 而且在潮湿的环境中加速对钢筋的腐蚀, 或者在制品表面形成盐霜, 严重影响产品质量。特别是氯化物的影响近年来受到月月来越多的关注。我们在应用和研究中发现, 氯离子对脱硫石膏性能的影响在应用中是不容忽视的, 是影响其规模性应用的主要因素。
石膏在浆液中由于过饱和逐渐有小晶粒结晶为大的石膏颗粒, 在结晶的过程中, 由于存在大量的Cl-, 结晶会受到一定影响, 氯离子会被晶体包裹, 留在晶体中。石膏浆液中存在一定量的钙离子, 留在晶体中的氯离子会与钙离子形成稳定的含有留个结晶水的氯化钙, 把一定量的水留在石膏晶体内部, 造成石膏含水率上升。同时, 氯离子还会留在石膏晶体之间, 脱水过程中, 虽有大量的氯离子随水离开, 但仍有部分残留, 使石膏脱水困难。有资料表明, 氯离子含量在4300 mg时脱水效果较好, 随着氯离子含量的上升, 脱水效果变差。目前, 在新产生的脱硫石膏中, 氯离子的含量普遍超标, 这直接导致了脱硫石膏的性能差异, 因此脱硫石膏中氯离子的含量对石膏制品的影响不容忽视, 特别是会对纸面石膏板的粘纸能力和回潮性具有严重危害。
2 加强石膏料性研究
从长远发展看, 生产企业除对对原料的供应量、质量水平应有总体把握, 还要不断加强对料性的研究, 确保生产安全性。所谓料性研究, 就是对石膏的附着水、结晶水、品位、相组成、颗粒级配等工艺参数进行数据分析, 找出规律并进行优化。有的生产企业对建筑石膏的控制过于粗放, 仅仅对结晶水进行控制, 在这种情况下, 建筑石膏中残留的二水石膏和可溶性无水石膏含量都较高, 这种控制是不科学的, 这样的生产也不可能稳定。另外, 还要注意对杂质的分析。85%品位的脱硫石膏与75%品位的天然石膏相比, 品位上来讲前者比后者品位要高得多, 但从实际应用上来讲, 前者不如后者稳定。这主要是因为, 经粉磨后的天然石膏中的杂质主要分布在较大的石膏颗粒中, 而脱硫石膏中的杂质主要是300目左右的碳酸钙, 这种极细小的颗粒在石膏水化凝结的过程中易形成隔离层, 延长石膏的凝结时间, 使强度降低。
2.1 石膏粒径的分析
在使用工业副产石膏之初, 由于工业副产石膏的颗粒度较小, 众多企业便节约了粉磨工序。但实践证明, 单一脱硫石膏和磷石膏的粒径分布曲线近似于倒抛物线, 分布带较窄。如图1。
由于工业副产石膏的颗粒分布带较窄, 即使各种控制参数基本稳定, 三相组成较好, 但松散容重高、标稠大, 强度偏低;使工业副产石膏高品位的优势得不到发挥。主要是因为磷石膏、脱硫石膏的粒径分布带太窄, 其级配不佳, 比表面积较小, 从而导致产生了不利影响。
同时, 应用中我们发现磷石膏和脱硫石膏的粒径分布不同, 利用这一点, 可以将脱硫石膏和磷石膏按照一定比例进行简单的混合使用, 拓宽颗粒分布带。如图2。
磷石膏和脱硫石膏简单混合后, 粒径分布带加宽, 但仍然有两个明显分化的峰值, 虽然可以弥补单一区域的缺陷, 但效果并不稳定。那最好的效果就是使两个峰值进行均和, 这就有必要对混合石膏进行进一步的粉磨, 进一步优化建筑石膏的粒径分布。如图3。
为了改善工业副产石膏的颗粒级配, 泰山石膏股份有限公司利用粉磨对其进行改姓, 使其颗粒级配和颗粒形状发生变化, 提高了建筑石膏的比表面积, 降低了用水数量, 而强度等物理性能提高了20%左右。
2.2 建筑石膏相组成的稳定性
建筑石膏 (熟石膏) 是由多相组成的一个体系, 包括半水石膏、残留二水石膏、Ⅲ型无水石膏 (可溶性无水石膏) , 有时还有可能出现Ⅱ型无水石膏。相的组成与石膏本身的性质、加工工艺有关, 对熟石膏的水化和硬化体的性能都有重要影响。在熟石膏的各组成相中, 半水石膏和Ⅱ型无水石膏比较稳定。熟石膏质量不稳的主要因素是Ⅲ型无水石膏 (可溶性无水石膏) 和残留二水石膏的存在, Ⅲ型无水石膏在空气中极不稳定, 能很快吸水转为半水石膏。残留二水石膏在常温下稳定, 但在干燥空气中, 温度超过45摄氏度时, 就可以脱水转化为半水石膏。各相的水化与硬化性能差别较大:半水石膏水化速度最快, 早期强度高;Ⅲ型无水石膏水化活性最高, 但硬化慢, 湿强度低;Ⅱ型无水石膏硬石膏的活性最低, 水化速度慢;残留二水石膏可以加速半水石膏和Ⅲ型无水石膏的凝固, 强度反而降低。可见, 熟石膏质量的稳定性与相组成的稳定性有密切关系。因此, 为保证熟石膏质量的稳定性就是通过陈化、均化处理, 促使Ⅲ型无水石膏和残留的二水石膏尽可能的转化为半水石膏, 保证凝结时间的稳定, 提高石膏硬化体的强度。
因此, 为了不断提高建筑石膏的物理性能, 稳定生产, 就需要不断加强对建筑石膏料性的研究和实时分析, 不断优化生产工艺, 稳定生产。
3 改善石膏和石膏制品加工工艺
石膏加工生产生成熟石膏的主要过程就是煅烧脱水。随着石膏加工工业的逐步成熟, 石膏煅烧工艺也是逐步完善的过程。
3.1 煅烧和陈化
目前, 石膏煅烧工艺有慢速煅烧和快速煅烧两种。慢速煅烧的特点是使二水石膏在较低的温度缓慢的转化为半水石膏的过程。这种工艺可以值得相对较纯的半水石膏, 工艺简单, 比较容易控制。快速煅烧, 是今年发展起来的, 适应于规模化、高速生产的需要而发展起来的石膏脱水工艺。一般采用高温热气流直接与物料进行接触的方法, 在5~10秒的时间内快速完成干燥、煅烧的过程, 使二水石膏瞬间失去结晶水转化成熟石膏, 从材性上来讲, 快速煅烧的石膏活性要比慢烧的要高, 提高了半水石膏的水化活性, 改善了产品性能。这也是目前大部分企业所采取的工艺。但是, 这种快速煅烧的熟石膏一般不太好把握半水石膏的量, 残余二水石膏和无水石膏都相对较多, 因此这种工艺一般都要后续均化和陈化工艺, 使残余二水石膏和无水石膏在陈化过程中向半水石膏做进一步转化, 最终提高半水石膏的量。陈化是制粉工艺流程的重要工序, 陈化不是简单的储存, 一般陈化仓应有搅拌和翻滚的装置, 还可以增加喷雾装置, 根据出炉熟石膏的相组成和环境湿度、粉温等进行调控。比如, 在熟石膏中残留二水石膏比较多的时候, 就要采取密闭的措施, 让残余二水石膏在余温下继续脱水转化。当无水石膏含量偏高时, 就要采取搅拌的措施, 使其吸水转化为半水石膏, 必要时进行喷雾补水。但具体调整控制都要根据熟石膏的温度、相组成而定。
3.2 粉磨
在采用天然石膏生产石膏制品时, 粉磨就是要把石膏磨细。在使用工业副产石膏之初, 由于副产石膏本身就是呈细粉状, 粉磨曾被一度忽略。但随着对工业副产石膏应用研究的深入发现, 粉磨仍然是石膏加工中不可或缺的工艺, 不过其主要目的不是磨细, 而是改性, 以优化石膏的水化性能和石膏硬化体的性能。但具体应该采用那一种粉磨工艺, 还是需要根据原料的料性、石膏制品的最终用途而确定。根据磨机的破碎原理, 物料有5种受力情况, 即挤压、冲击、磨剥、劈裂和折断。根据有关资料显示, 有利于石膏活性发挥的是冲击和劈裂, 这种运动不仅可以增加石膏的表面积, 还可以造成大量的断键, 增加物料表面能。球磨机内物料受力主要是冲击的磨剥, 辊压式磨机内的物料受力以挤压式磨剥为主, 从这个意义上讲, 球磨机更适用于改性式粉磨。
根据泰山石膏多年的研究和实践表明, 石膏粉在球磨机刚开始粉磨时标稠随着比表面积的增加快速下降, 当达到转折点时 (3000 cm2/g左右) 后标稠随着比表面积的增加缓慢下降, 当达到临界点 (6600 cm2/g左右) 后标稠随着比表面积的增加而上升。而2 h折强度随着建筑石膏比表面积的增大而升高, 当达到某最大值后又随比表面积取值的增大而降低, 形状类近似于倒U型曲线。2 h抗折强度随着标稠的降低而升高, 基本是线性关系。
在石膏制品生产中, 普遍要求标稠越低越好, 但往往最低点都是不稳定的点, 稳定控制的难度比较大。所以, 在应该选3100㎡/g~6000㎡/g作为控制范围。这就要求粉磨过程中要对球磨机的运行状态进行实时控制。
4 结论
随着石膏制品行业的不断发展, 对石膏及其生产的基础性研究应不断深入, 适时改进工艺, 优化石膏制品的性能, 促进石膏制品行业的发展。
摘要：关注和研究石膏中的杂质及其对生产应用和产品的影响, 有针对性的优化石膏加工工艺, 推进石膏制品生产的规模化和进一步优化石膏制品性能。
石膏产业 篇6
脱硫石膏在水泥生产中稳定使用是废物资源化的有效途径。2008年9月份开始, 我公司进行了用脱硫石膏完全代替天然石膏的生产应用研究, 经过多次技改技措, 彻底解决了脱硫石膏粉下料不畅等问题, 经过五年的生产实践, 脱硫石膏代替天然石膏水泥质量稳定, 现把脱硫石膏在水泥生产应用中的成功经验总结, 供大家参考。
1 脱硫石膏的物理化学性能
脱硫石膏是发电厂烟气脱硫时生成的一种工业副产石膏, 主要成分为Ca SO4·2H2O, 还有一些杂质。SO3含量在40%左右、附着水含量在15%左右、烧失量低于2%的脱硫石膏可用作水泥缓凝剂。
2 脱硫石膏加入装置
2.1 设备及投资 (见表2)
%
2.2 料仓设计
(1) 料仓尺寸:为方便铲车上料, 料仓尺寸设计为上口长3.5m, 上口宽2.5m, 高2m。料仓上口三面用钢板加高0.8m, 以防铲车上料过程中溢料。在料仓侧面焊接爬梯和操作平台, 以方便巡检和清底。
(2) 料仓下口设计为梯形出口为佳, 出料端稍宽350mm, 后端稍窄300mm, 长度800mm。这样设计的好处前端出口稍大, 当皮带向前移动时, 物料受到料仓壁的阻力小, 更容易下料。
(3) 为避免皮带辊子粘料后直径增加, 皮带与料仓下料口钢板刮蹭, 对皮带造成伤害, 我们设计料仓下料口钢板距离皮带10mm, 再把废旧皮带用螺栓固定围在下料口左右和后端, 废皮带下沿紧贴计量皮带。
(4) 为避免物料喷料和撒出计量皮带, 物料料层控制在150mm。
(5) 安装报警装置, 在皮带计量秤上接近下料口的地方安装报警装置, 下料是通过物料移动带动行程开关, 皮带上有物料移动后开关断开, 报警器不工作。皮带上断料时, 触动报警装置行程开关, 报警器发出蜂鸣和闪烁信号。报警开关离下料口尽可能接近, 以便下料不畅或断料时能及时开启振打器从而不至于造成在电子皮带上断料距离过长, 引起三氧化硫掺加量波动。
(6) 在料仓下部两侧对称安装两台ZW-10型三相附着式混凝土振动器, 根据皮带秤在微机上的称重显示数据设置时间继电器振动间隔时间和每次振动时间。
(7) 报警装置和振打器连接原理为, 自动状态下, 当下料正常时, 报警器及振打器不工作, 下料不畅或断料时, 触动报警器, 同时开启振打器自动振打下料, 振打时间可自行设置。手动状态下, 报警器与振打器分开控制, 可手工开启振打器。
(8) 料仓锥角尽量大于65°, 在料仓内壁、下料口及各溜槽衬高密度聚乙烯防粘板。
工艺流程及实物装置见图1、图2。
1.料斗2.振打电机3.闸板阀4.皮带输送机5.计量秤6.水泥磨
3 脱硫石膏生产应用
3.1 小磨试验数据 (见表3)
3.2 大磨试验水泥性能对比 (见表4)
使用脱硫石膏替代天然石膏, 水泥的初凝和终凝时间都有不同程度的延长, 基本在20~30min, 抗压强度都有所上升。脱硫石膏不仅可做缓凝剂使用, 还可起到硫酸盐激发剂的作用, 脱硫石膏中含有未反应的Ca CO3和少量可溶性盐, 这些杂质的存在有利于加速水泥水化, 激发混合材活性的充分发挥, 能有效调节水泥凝结时间并能激发水泥强度增长。
水泥三氧化硫控制指标调整到以下范围:P·C32.5水泥1.8±0.2%, P·O42.5水泥2.2±0.2%。当然, 不同的企业所使用的混合材及掺加量也不尽相同, 因此, 要针对自己所使用的混合材进行小磨实验, 从中找出科学、合理的控制范围。
3.3 大磨实验对水泥产量的影响 (见表4)
由上表可见使用脱硫石膏对产量有一定影响, P.C 32.5水泥、P.O42.5水泥台时产量都有所下降, 但不明显。主要原因还是脱硫石膏含水分高, 降低了入磨物料的温度。
4 脱硫石膏使用中存在的问题及解决措施
4.1 问题
由于脱硫石膏水分都在16%左右, 易造成结堵, 引起水泥中SO3含量的波动, 影响水泥质量。主要在下料口、储仓仓壁及锥部, 水泥磨入料溜槽至螺旋筒舌头处堵料。
4.2 措施
上面已经提到, 所有下料仓锥部都设计改造成大于65°;在下料口处装10mm防粘耐磨超高分子聚乙烯塑料板, 从而增加脱硫石膏下料速度, 其它仓壁及皮带下料溜槽处都加塑料板, 在料仓锥部加仓壁振动器。此外, 脱硫石膏摊晒, 将脱硫石膏和与新鲜热炉渣拌合, 或与干盐泥混合使用, 配料计量下料将更加顺畅。
5 经济效益
我公司进厂天然二水石膏价格在180元/吨, 脱硫石膏价格在65元/吨, 生产过程中天然二水石膏掺加量在5.5%左右, 脱硫石膏最佳掺加量在2.5%左右, 照此核算吨水泥成本可降低4.41元 (天然二水石膏与脱硫石膏掺加量的差值由矿渣补充, 进厂矿渣含税落地价75元/吨) , 每天按生产900t水泥计算, 31天即可收回投资, 效益明显。
6 社会效益
石膏产业 篇7
关键词：湿法脱硫,石膏,品质
0 引言
大型工业燃煤锅炉烟气脱硫项目已经进入强化实施阶段[1,2,3]、作为一种较为成熟的脱硫技术, 石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺以吸收剂来源广泛、价格便宜, 脱硫效率高, 副产品石膏可再利用等优点, 被广泛应用。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂副产品石膏由多经公司负责外运销售, 因此对石膏品质有一定的要求。
1 系统概况
浙江省宁波市大唐乌沙山电厂4×600MW燃煤机组, 其烟气脱硫工程采用的是石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺 (FGD) 。设计处理烟气流量2 100 600Nm3/h, 入口烟气SO2浓度 (设计煤种) 1 414mg/Nm3, 出口烟气SO2浓度 (设计煤种) 57mg/Nm3, 脱硫效率96%以上。
1.1 石膏生成的主要流程
将新鲜的石灰石浆液加入脱硫吸收塔内, 使得吸收塔浆液的PH值保持在一定范围内, 石灰石浆液在循环泵动力的作用下, 在塔内形成循环喷淋, 与由下而上进入吸收塔内的原烟气充分接触, 发生一系列化学反应, 生成亚硫酸钙, 亚硫酸钙再被氧化空气强制氧化, 生成硫酸钙, 最终结晶生成二水石膏。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂FGD石膏脱水系统采用每台机组对应一个石膏旋流器, 在石膏旋流器内进行一级脱水, 经脱水后底流为含50%水分的固体石膏, 进而流入浆液分配槽后依靠自身重力至真空皮带脱水机进行二级脱水至湿度小于10%的石膏, 脱水后的石膏经石膏皮带输送机送至石膏仓库贮存。本工程设两套真空皮带脱水机, 按每套出力为四台炉BMCR工况75%设计。石膏仓库的总有效容积按可贮存四台锅炉BMCR工况时3天 (每天20小时) 的石膏产量设计。
1.2 石膏生成的化学原理
SO2和SO3在吸收塔的吸收区域中将被吸收溶解到浆液中, 形成亚硫酸根, 然后在吸收塔的回收区中形成亚硫酸氢根 (HSO3-) 再被氧化成硫酸根SO42-, 硫酸根和溶液中的钙离子 (Ca2+) 反应后结晶形成石膏。
2 运行中影响石膏品质的原因分析及应对措施
浙江省宁波市大唐乌沙山电厂石膏品质的主要控制指标有:Ca CO3含量、Ca SO3·1/2H2O含量、水份含量、氯根 (评定杂质含量多少) 等。下面我将结合浙江省宁波市大唐乌沙山电厂实际运行经验就对影响各项指标因素进行应对性分析。
2.1 石膏中Ca CO3含量高的原因以及调节措施
在脱硫系统的运行过程中, 碳酸钙作为主要的吸收剂需要进行不间断的补充, 同时为了保证脱硫效果, 吸收塔内浆液的PH值要保持一定值, 浙江省宁波市大唐乌沙山电厂运行的实际情况证明, 运行p H值的控制对石膏纯度有最明显、最直接的影响, 因此, 运行人员应根据入口硫份、设备运行状态等实际情况合理调整石灰石给浆量, 控制p H值在一定范围内, 兼顾脱率效果和石膏品质。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂由于要保持较高的脱硫效率, 吸收塔p H值一般控制在5.5~5.7。
除此之外, 如果石灰石活性较差, 石灰石浆液补充到吸收塔内后, 在短时间内不能充分电离, 也就不能和二氧化硫发生反应, 最终会随脱水而进入石膏中。这种情况也会影响石膏品质, 使石膏中Ca CO3含量过高。飞灰含量大至使飞灰中的Al3+还和F-结合形成络合物或是浆液中的亚硫酸根过高包裹在石灰石小颗粒表面阻碍其溶解, 都会造成吸收塔浆液失去活性以至形成坏浆。烟气中灰尘含量高的原因主要是煤质差及电除尘效果差所致, 当入口烟气中灰尘含量超标时及时联系除尘运行检查电除尘运行情况, 调整电除尘运行参数达到更好的除尘效果或建议更换煤种。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂要求FGD入口粉尘含量小于200mg/m3, 实际运行中一般在50mg/m3以下。
2.2 石膏中Ca SO3·1/2H2O含量高的原因以及调节措施
亚硫酸钙含量升高的主要原因是氧化不充分引起的, 氧化不充分的主要原因是氧化空气的流量不够, 在实际运行中, 主要是通过监视氧化风机的出口风压和电流来判断风机的运行状况, 如果发现氧化风机出口风压下降, 则很有可能是氧化风机入口滤网被飞尘堵塞, 为保证氧化空气流量, 应及时更换滤网。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂运行中出现氧化风流不足的最多情况为FGD进口硫份超出设计标准, 进口硫份超标除了引起氧化风量不足外, 还带来浆液密度持续升高、脱硫效率明显不足等一系列问题。另外, 若搅拌器运行效果不佳会致使氧化风不足充分的和浆液接触反应造成亚硫酸钙得不到充分氧化。因此氧化风机和吸收塔搅拌器的运行状况、FGD入口硫份的控制成为我们厂亚硫酸钙含量控制的要点。
2.3 石膏中Cl-等杂质含量高的原因以及调节措施
石膏浆液中杂质含量高的主要来源是脱硫进口烟气和各路工艺水的携带, 还有可能是由于石灰石纯度不高带入脱硫吸收塔浆液中的。因此, 我们首先要控制脱硫进口烟气的粉尘含量。为保证烟气带入杂质量较少, 应及时的调整电除尘的运行参数, 保证电除尘各电场的稳定运行以保证进口烟气较低的粉尘含量。在工艺水水质控制上, 因浙江省宁波市大唐乌沙山电厂工艺水主要来源于原水 (即水库水) , 原水品质较好, 别外约四分之一的工艺水来源于化学废水处理后的水、主机回收水槽水、处理过输煤废水及一些地沟的排水, 所以浙江省宁波市大唐乌沙山电厂在工艺水水质控制上, 需要注意的问题比较多, 控制好化学和输煤废水的处理是要点。另外良好的石灰石来料品质也是比较重要的, 浙江省宁波市大唐乌沙山电厂曾有段时间石灰石来料含泥较多, 不只增加了制浆的困难, 经常造成给料皮带机堵死, 更对脱硫效率及石膏品质影响很大。
2.4 石膏含水量过高或脱水效果不好的原因及应对措施
若石膏浆液中Ca CO3、Ca SO3、或其它一些杂质的含量过高, 就会导致石膏脱水困难, 最后生成的石膏水分就比较大。另外吸收塔浆液含固浓度即密度的控制非常重要。当浆液p H值和固体物浓度一定时, 浆液固体物中Ca CO3与Ca SO4·2H2O有一定的质量比, 此时生产出来的石膏纯度相对稳定。当浆液密度下降时, 石膏副产品中的Ca CO3含量增大, 较难脱水, 反之, 密度增大有利提高石膏副产品的质量, 同时密度过高会对影响脱硫效率, 因此保持浆液密度在一定范围内有助于稳定石膏副产品质量。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂石膏浆液的密度应控制区间在1 090kg/m3~1 120kg/m3, 既保证了石膏质量又兼顾了脱硫效率, 同时当进口硫份较大脱水出力不足时也有一定的调整空间。
此外, 由于脱水设备自身的原因也会导致石膏含水量过高。一级脱水时, 进入石膏旋流器的压力过低, 或者是旋流器部分旋流子堵塞, 都会导致最终脱水效果不好。运行中我们保证一定的旋流器进水压力和对旋流器进行定期的巡检基本可以避免由一级脱水引起的石膏水分大的问题。二级脱水真空皮带机运行效果不好引起的石膏含水量过高。要预防这种情况的发生, 首先要保证真空度正常。真空度是否合适可以通过检查真空泵的运行电流是否正常, 真空泵密封水、润滑水、冲洗水流量是否正常, 真空母管有无堵塞, 真空管道有无漏气现象, 回收水箱液位是否偏低引起的漏真空等来判断。浙江省宁波市大唐乌沙山电厂真空泵在正常运行中, 真空罐压力维持在-40Pa左右, 密封水流量不低于12m3/h, 进浆真空建立后真空泵电流要未建立真空前高一些。其次保证真空皮带机的正常运行。检查真空皮带无卡涩, 不跑偏, 润滑水, 密封水, 滤布冲洗水流量正常, 各喷嘴不堵, 喷淋效果良好, 滤饼厚度合适且横向分布均匀、真空皮带是无不平现象, 真空皮带无滤饼裂缝等以确保皮带机运行正常, 脱水效果良好。
确保了石膏中除Ca SO4·2H2O外各项指标正常, Ca SO4·2H2O含量自然就理想, 在浙江省宁波市大唐乌沙山电厂运行中, FGD系统超出力运行对石膏品质的影响最大, 进口硫份长时间超过设计值, 对设备运行的压力比较大, 氧化风系统、脱水系统不能满足超出力运行要求, 长时间密度会超限或形成石灰石闭塞等问题, 石灰石浆液品质将下降进而石膏品质也下降, 由此看来保证脱硫整体系统的稳定运行、保证巡检和日常监督的质量就能够在达到环保目标的同时获得质量上乘的石膏副产品进而降低脱硫成本。
3 结论
以上从运行的角度分析了湿法脱硫石膏品质不好的主要原因并提出了一些应对措施以供大家参考, 希望在确保脱硫效率, 建设绿色家园的同时也能够得到合格可利用的石膏副产品, 为更美好的绿色经济做出一定贡献。
参考文献
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