脱硫石膏综合利用讲座.doc
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脱硫石膏综合利用讲座
大唐集团科技工程有限公司
二00八年十月
一、脱硫石膏的基本性能
1.脱硫石膏外观特征
〔1〕脱硫石膏的含水率
脱硫石膏含吸附水〔游离水〕约10－15％，个别电厂甚至高于15％，
编号
电厂名称
附着水含量
二水硫酸钙含量
1
岱海电厂
14
95.98
2
内蒙二电
8
91.12
3
国华太仓
10
91.33
4
江苏利港
9
96.72
5
南通天生港
9
96.95
6
内蒙东华
10
91.99
7
江阴苏龙
10
94.88
8
国华杰地
12
97.00
9
石景山电厂
15
91.96
10
内蒙东恒
12
90.86
11
内蒙河西
13
96.96
12
高井电厂
12
91.56
13
广东可耐福
8
92.96
14
安徽淮北
10
90.96
15
太原一热
21
97.23
脱硫石膏为100％二水石膏时结晶水含量20.93％。
〔2〕脱硫石膏颗粒级配分析
石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统中，石灰石浆液中的石灰石粒度基本有两种：
250目90％通过及325目90％通过。
因此所产生的脱硫石膏颗粒也是很细的且比较集中。
大都在30－60μm之间。
〔3〕脱硫石膏与天然石膏颗粒形状显微观察
脱硫石膏电子图象
天然石膏电子图象
由上图可以看出，脱硫石膏与天然石膏的晶型有明显的不同。
天然石膏细粒较多，粗细颗粒差别明显，晶型呈板状，晶体粗大，不规则；脱硫石膏颗粒比较均齐，晶体成短柱状，长径比较小，外观规整。
2.脫硫石膏化学成份
整体颗粒成分能谱定性分析主要元素有O、K、Al、Si、S、Ca、Fe、MgCl。
杂质多含Mg、Al、Na、K、Fe、Si和少量的氯元素。
可溶性杂质及其危害:
Cl、Na、K等影响与纸的粘结；Na、K产生析晶使制品出现返霜现象。
K、Na可使制品出现返霜，影响石膏的凝结性能，因此，超量时须增设水洗、分级、中和等净化、脱水设施，对脱硫石膏进行净化处理。
不溶性杂质及其危害CaCO3，MgCO3煅烧后产生CaO、MgO，使石膏碱度加大。
在不利条件下会析出盐类，使制品出现返霜现象，影响产品外观和粘结；颗粒较小的Fe和未完全燃烧的煤粉颗粒影响产品的白度和粘结性能。
原矿带入的Si将对设备产生磨损；有机质、粉尘等将使产品呈灰色影响外观。
编号
项目
B－1
B－2
B－3
B－4
5B－
B－6
B－7
SiO2（％）
1.05
1.49
0.80
0.55
0.73
1.92
1.80
Al2O3（％）
0.61
0.84
0.92
0.75
0.94
0.90
1.24
Fe2O3（％）
0.06
0.19
0.27
0.31
0.18
0.31
0.15
MgO（％）
0.06
0.21
0.02
0.08
0.14
0.14
0.056
CaO（％）
32.29
32.03
31.99
32.22
31.99
31.28
31.31
Na2O（％）
0.23
0.23
0.21
0.24
0.11
0.21
0.23
K2O（％）
0.096
0.25
0.13
0.14
0.10
0.19
0.21
结晶水（％）
19.90
18.88
19.87
19.87
19.95
19.50
19.30
SO3（％）
44.99
43.71
44.75
44.64
44.50
44.11
44.22
CO2（％）
0.20
1.41
0.65
0.64
0.47
0.54
0.54
Cl（％）
0.052
0.015
0.015
0.023
0.020
0.077
0.077
编号
项目
B－8
B－9
B10
B－11
B－12
B13
B14
B15
SiO2（％）
1.48
1.80
2.09
1.56
2.16
0.55
2.45
1.51
Al2O3（％）
0.91
1.02
1.67
0.85
1.24
0.49
2.39
1.62
Fe2O3（％）
0.21
0.41
0.33
0.23
0.43
0.18
0.41
0.29
MgO（％）
0.22
0.91
0.074
0.52
1.18
0.30
0.76
0.21
CaO（％）
31.29
30.99
32.70
30.43
30.75
33.05
30.50
31.10
Na2O（％）
0.23
0.18
0.18
0.30
0.21
0.11
0.10
0.23
K2O（％）
0.17
0.23
0.28
0.22
0.22
0.063
0.19
0.11
结晶水（％）
20.03
18.90
18.21
19.91
18.74
19.20
19.68
19.88
SO3（％）
44.53
43.00
41.81
45.00
42.50
43.51
43.10
44.50
CO2（％）
0.10
1.58
2.49
0.17
1.94
2.14
1.17
0.25
Cl（％）
0.019
0.22
0.082
0.20
0.34
0.026
0.014
0.038
3.脱硫石膏放射性
GB6566－2001《建筑材料放射性核素限量》
由测定结果可见，脱硫石膏样品的放射性均低于GB6566－2001《建筑材料放射性核素限量》，符合我国建材要求。
4.石膏在CaSO4-H2O系统中的相
在特定条件下共5个相,7个变体
二水石膏CaSO4·2H2O（自然存在、脱硫石膏）
半水石膏aCaSO4·1/2H2O（蒸压法、水热法）
ßCaSO4·1/2H2O（常压、温度）
硬石膏ⅠCaSO4Ⅰ（高于1180℃）
硬石膏ⅡCaSO4Ⅱ（晶体与天然硬石膏相同）
硬石膏ⅢaCaSO4Ⅲ、ßCaSO4Ⅲ
半水石膏ßCaSO4·1/2H2O〔建筑石膏〕用作一般的石膏制品
CaSO4·2H2O–干燥空气140－180℃--ßCaSO4·1/2H2O＋3/2H2O
ßCaSO4·1/2H2O---290-310℃--ßCaSO4Ⅲ＋1/2H2O
ßCaSO4Ⅲ360--1000℃-----CaSO4Ⅱ
CaSO4Ⅱ--1180℃--CaSO4Ⅰ
CaSO4Ⅰ--1450℃--CaO+SO3
ßCaSO4·1/2H2O+1.5H2O---CaSO4·2H2O
半水石膏aCaSO4·1/2H2O高强石膏，一般用在模具石膏
CaSO4·2H2O–〔饱和蒸气105-135℃或140－150℃热水中〕--aCaSO4·1/2H2O＋3/2H2O
aCaSO4·1/2H2O—110-220℃--aCaSO4Ⅲ＋1/2H2O
aCaSO4Ⅲ--360-1000℃--CaSO4Ⅱ
CaSO4Ⅱ--1180℃--CaSO4Ⅰ
CaSO4Ⅰ--1450℃--CaO+SO3
aCaSO4.1/2H2O+1.5H2O--CaSO4·2H2O
天然石膏大都是二水石膏，极少量是硬石膏；化学石膏：
脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、柠檬酸石膏都是二水石膏。
石膏、石灰、水泥是建筑材料中的三大胶凝材料，二水石膏不具有胶凝性能，需转变成半水石膏CaSO4·1/2H2才具有胶凝性能。
二、脱硫石膏国内、外在建材工业中的应用
1．国外脱硫石膏的应用
日本：
是脱硫石膏生产、应用最早的国家，其利用类型：
建筑熟石膏、墙板、粉刷石膏和石膏天花板，90％以上用于墙体材料和水泥调凝剂。
德国：
较早开展脱硫石膏资源化利用，利用率达90%以上，几乎所有的脱硫石膏都被应用在建材行业，广泛应用在生产建筑石膏、α石膏粉、石膏制品、石膏砂浆、水泥添加剂。
脱硫石膏的应用技术非常成熟，因为已经较好地解决了脱硫石膏的运输、干燥、煅烧等问题，脱硫石膏利用的工艺设备已经专业化、系列化。
英国和荷兰：
采用脱硫石膏生产高强石膏粉和无水石膏，
用于地面自流平砂浆和石膏砌块。
美国
脱硫石膏的消纳技术比较落后，但其年利用量已经达到900万t。
2.国内脱硫石膏的应用
我国脱硫石膏产量到2010年将达到～2000万吨，如果不能很好地处理和综合利用，不仅要占用大量的填埋土地，而且对生态环境产生的污染，很可能超过烟气未脱硫的污染程度。
国内脱硫石膏产生的历史很短，综合利用也是刚刚起步，对其应用价值与市场竞争力普遍认识不够。
天然石膏的处理工艺和设备不完全适合脱硫石膏，更增加了应用的难度，导致国内现在还较少展开应用。
在水泥生产中，为了调节和控制水泥的凝结时间，一般需掺入石膏作为缓凝剂；石膏还可促进水泥中硅酸三钙和硅酸二钙矿物的水化，从而提高水泥的早期强度以及平衡各龄期强度。
据推测，中国的石膏市场规模约为日本的2倍，仅次于美国居世界第2位，就是因为石膏被大量用作水泥产量居第一的水泥缓凝剂的结果。
目前我国水泥产量已达13亿吨，按掺入4％的二水石膏作为缓凝剂计算，每年需使用5200万吨的石膏，而目前几乎100％添加天然石膏。
三、脱硫石膏在建材中的生产应用
1.水泥緩凝剂
脱硫石膏的分子式为CaSO4·2H2O，它是由1个硫酸钙分子和2个水分子组成的结晶体，称为二水石膏，同时还含有10－15％的游离水。
在水泥工业生产中需加入3－5％的二水石膏作为水泥的缓凝剂，至2007年初，我国水泥产量巳超过13亿吨，仅东部地区就超过8亿吨，以掺入4％的二水石膏计，每年可消耗二水石膏5200万吨。
作为水泥的缓凝剂，是脫硫石膏的重要且大量使用途径。
经脱水处理后的脱硫石膏固体物表面含水率约为10%～15%，如此高的含水率及其本身具有的微观颗粒特征--短柱状甚至针状结晶体使得这种物料的流动性极差，易出现堵塞设备通道、料仓等。
不适于水泥
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