化學石膏的綜合處置及應用

陳玉蘭

(江蘇一夫科技股份有限公司，江蘇 南京 210000)

1 常見化學石膏的綜合處置

1.1 脫硫石膏

1.1.1 脫硫石膏來源

我國作為世界上最大的煤炭生產國和消費國，根據我國的能源結構狀況，今后相當長時期內以煤電為主的格局難以改變。目前，國內燃煤電廠二氧化硫污染防治的主體技術是“石灰石-石膏濕法”，脫硫石膏的產量將隨著煙氣脫硫裝置的建設和投運而快速增長，機組容量600MW 約產生6 萬噸脫硫石膏。脫硫石膏若得不到合理利用，將成為又一大污染物。

其主要反應方程式為：

1.1.2 主要污染物

脫硫石膏含有重金屬、酸性氧化物、有機污染物等化學物質。脫硫石膏若得不到充分合理的利用，不僅要占用大量的土地堆放，對地下水資源造成污染，成為轉換了形態的污染源再次污染環境，會嚴重損害接觸者的健康。

1.1.3 脫硫石膏綜合處置工藝簡述

第一步：預處理(降低脫硫過程中富集的高氯物質氯離子量≤400ppm)。 因脫硫石膏出廠氯離子含量都較高，氯離子若不能有效降低會影響到后續產品的應用；將脫硫石膏制漿，并輸送至過濾機進行固液分離，過濾后的液體需要經過廢水處理，將廢水中的鹽分離出來再利用，粉料為合格的建材石膏生產原料。

第二步：預干燥。脫除物料表面的游離水，表明游離水含量≤3%。將預處理后的脫硫石膏粉輸送至干燥設備，熱源采用低壓蒸汽進行換熱，將脫硫石膏表面游離水從原來的12%降至3%以下。

第三步：中溫煅燒。將3%左右的表面水脫除，將二水石膏煅燒成半水石膏， 合理操作可以生產成合格的β 建筑石膏粉。

將預干燥后的二水石膏粉輸送至煅燒設備，熱源采用中壓蒸汽進行換熱，二水石膏轉變為半水石膏。

第四步：改性粉磨。將煅燒后的半水石膏粉輸送至改性磨機，改變半水石膏的力學性能，這樣可以滿足更多用戶需求。β 石膏反應方程式如下：

1.2 磷石膏

1.2.1 磷石膏來源

隨著我國磷復肥行業經過近二十年的發展，我國已經成為世界磷肥生產和消費大國，生產量和消費量均居世界首位。磷石膏主要是磷肥企業濕法生產磷酸過程中產生的固體廢渣，生產1 噸磷肥大約產出5 噸磷石膏。其主要反應方程式為：

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)；有機物：乙二醇甲醚乙酸酯、異硫氰甲烷、3-甲氧基正戊烷、2-乙基-1，3-2 氧戊烷等。目前我國磷石膏的堆存量超過了3 億噸，已然成為自然資源和社會環境不能承受之重。磷石膏的堆放過程中會污染渣場的土壤表層，進而破壞植被及生態環境，并引起地表和地下水的污染。由于磷石膏帶來的放射性，長期堆存對人體健康產生極大的危害。

1.2.3 綜合處置工藝簡述

中溫煅燒Ⅱ型無水石膏“三步法”生產工藝。

第一步：破碎烘干機去除游離水。預處理后的磷石膏通過烘干破碎機，干燥脫除表面大量游離水。

第二步：預熱器一次煅燒成Ⅲ型無水石膏：脫除表明水的石膏粉在預熱器中與高溫熱風直接換熱，迅速升溫并脫去結晶水，在預熱器中脫水直接形成Ⅲ型無水石膏，脫水后的石膏繼續在預熱器中升溫至700℃以上。

第三步：將Ⅲ型無水石膏煅燒成Ⅱ型無水石膏：經過預熱器加熱的Ⅲ型無水石膏送入煅燒窯后，在良好的保溫狀態下，通過一定的停留時間轉化為Ⅱ型無水石膏。

Ⅲ無水石膏反應方程式如下：

1.3 鹽石膏

1.3.1 鹽石膏來源

來源于氯堿工業，原冷凍工藝進行改造，將鹵水經膜分離設備進行 SO42-富集， 富硝水進入原提硝設備(但不進行冷凍處理)，添加一定量的氯化鈣使其生成硫酸鈣和氯化鈉溶液，再經分離設備進行固液分離，液體部分主要是氯化鈉溶液回鹵水系統進行回用；固體部分二水硫酸鈣為鹽石膏。

1.3.2 主要污染物

主要含有氯化鈉、少量氯化鎂等雜質。改造前氯堿工藝生產氯氣、氫氧化鈉主產品，同時會產生大量芒硝，芒硝不能合理利用已成為行業的白色垃圾。

1.3.3 綜合處置工藝簡述

第一步：預處理(降低氯離子量≤100ppm)。將鹽石膏配漿，用漿液泵輸送至真空皮帶過濾機，進行清洗并固液分離，固體輸送至制漿槽，濾液(氯化鈉溶液)輸送至氯堿公司前期化鹽(可以降原產品的生產成本)。

第二步：制漿并重結晶。由二水石膏反應生產半水石膏。將制好的漿液(固含量≤45%)輸送至轉晶釜進行升溫、保壓一段時間，根據在線分析儀反饋信息(二水石膏轉變成半水石膏)，將半水石膏漿液輸送至固液分離設備。

第三步：固液分離并烘干，脫除半水石膏表面水。固液分離設備將粉料可以脫水至游離水含量≤12%，分離液回收再利用；分離后的粉料輸送至粉料干燥機，將物料干燥至游離水含量≤0.1%。

β 石膏反應方程式如下：

1.4 鈦石膏

1.4.1 鈦石膏來源

鈦石膏是采用硫酸法生產鈦白粉時，為治理酸性廢水，加入石灰(或電石渣)以中和大量的酸性廢水而產生的以二水石膏為主要成分的工業廢渣，是硫酸法鈦白粉主要的工業副產品。每產 1 噸鈦白粉約副產6～8 噸鈦石膏。

1.4.2 主要污染物

鈦石膏的主要雜質為 Fe(OH)3、FeSO4和Al(OH)3。

1.4.3 綜合處置工藝簡述

“兩步法”減量化工藝。

第一步：高壓壓濾系統。該段系統的工作周期包括：合模、進料、高壓壓濾、開模卸餅幾個工段。進料后通過施加高壓壓力對物料進行高壓壓榨深度脫水，壓榨迅速完成，高壓壓榨壓濾機壓力可達上百公斤，進料和壓榨過程中濾液表觀清澈。

第二步：混合破碎系統。經深度脫水后的鈦石膏泥餅表觀呈硬塊，需用破碎機做破碎處理。破碎后以FU 拉鏈機輸送至水泥廠。鈦石膏經減量化并破碎處理后，可進一步資源化利用，深加工生產 α 型高強石膏或 II 型無水石膏粉，生產工藝同上。

2 化學石膏綜合處理后的合理應用

2.1 α型高強石膏應用

α 型高強石膏被廣泛應用于陶瓷模具、各類GRG(玻璃纖維增強石膏)制品及異型裝飾、精密鑄造、醫療醫藥、航空、船舶電纜、汽車摩擦片、塑料添加、建筑裝飾及工藝美術、石膏基自流平砂漿、3D 打印等領域。

2.2 β型建筑石膏應用

β 型石膏被廣泛應用于建筑行業的紙面石膏板、石膏墻板、砌塊、線條、各類石膏砂漿，也可用于陶瓷模具行業混合料等。

2.3 II 型無水石膏

II 型無水石膏可以用于石膏礦渣水泥、石膏基自流平砂漿、墻板、模具等行業。

(文章題目:化學石膏的綜合處置及應用)

3 結語

石膏材料具良好的透氣性、殺菌性、保溫性、抗空鼓開裂性、輕質性、防火性、低輻射性等優點，是全球公認的綠色建筑和裝飾材料。黨的十九大報告中提出到本世紀中葉全面完成我國生態文明建設的目標，部署了推進綠色發展、治理突出環境問題、加大生態系統保護和改革生態環境監管體制四大任務。為了適應國家快速發展的需要，補充綠色環保材料的短缺，化學石膏綜合處置及應用已迫在眉睫，需要我們加快發展新型產業來適應時代的發展。