工业副产石膏的资源化利用技术现状

工业副产石膏的资源化利用技术现状

一、分类与分布特点

1、分类

工业副产石膏是工业生产中因化学反应生成的以硫酸钙为主要成分的副产品或废渣，也称化学石膏。按产出行业和品种分类，主要包括：

（1）脱硫石膏：燃煤电厂烟气脱硫产生的废渣，主要成分为二水硫酸钙（CaSO?·2H?O），含量≥93%，含有二氧化硅、氧化钠、碳酸钙等杂质。

（2）磷石膏：湿法磷酸工艺中产生的废渣，主要成分为二水硫酸钙，含有磷、氟、有机物、氧化物及少量重金属和放射性物质。

（3）钛石膏：硫酸法钛白粉生产中中和酸性废水产生的废渣，主要杂质为氢氧化铁、硫酸亚铁、氢氧化铝、二氧化硅。

（4）氟石膏：硫酸法生产氢氟酸过程中产生的废渣，主要成分为无水硫酸钙，含有氟化钙、二氧化硅、三氧化二铝等杂质。

（5）其他：如柠檬酸石膏、盐石膏、味精石膏、铜石膏、镍石膏、铬石膏、芒硝石膏、硼石膏、酒石酸石膏、乳酸石膏等。

2、分布特点

（1）产生量：截至2020年底，我国累积堆存石膏量已超过11亿吨，2020年工业副产石膏排放总量约为2亿吨，其中脱硫石膏、磷石膏、钛石膏和中和石膏的产生量约占90%以上。

地域分布：磷石膏主要集中在云南、贵州、四川、湖北、安徽等磷肥产区；脱硫石膏主要分布在燃煤电厂周边；钛石膏主要分布在钛白粉生产企业周边。

二、环境危害

1、土壤污染

磷石膏中的磷酸盐、硫酸盐、氟化物、重金属（如锰、镉）等有害物质可溶于水，渗入土壤，造成土壤酸化、板结，影响农作物生长。

长期堆存的磷石膏在日晒、雨淋作用下，表面部分脱水，有毒有害物质蒸发到空气中，造成大气污染；细小颗粒随风飞扬，造成粉尘污染。

2、水污染

磷石膏堆场渗滤液含有高浓度的磷酸根离子、硫酸根离子、氟离子及重金属离子，pH值呈酸性，流入水体后造成地表水和地下水污染。

脱硫石膏中的亚硫酸钙、氯离子等也会对地下水造成污染。

3、安全隐患

磷石膏渣场占用大量土地，存在滑坡、泥石流等地质灾害风险。

脱硫石膏堆场存在自燃风险，因其含有未完全反应的亚硫酸钙。

三、资源化利用方法

1、用作水泥缓凝剂

技术方法：工业副产石膏可替代天然石膏用作水泥缓凝剂，延缓水泥凝结时间，有利于混凝土的搅拌、运输和施工。

应用案例：脱硫石膏和磷石膏已逐步替代天然石膏，成为水泥缓凝剂的重要来源。

2、生产石膏建材制品

（1）石膏板：利用工业副产石膏生产纸面石膏板、石膏砌块、石膏条板等建材，具有良好的保温隔热、轻质耐火、节能环保性能。

（2）新型墙材：如石膏模盒、石膏空心条板等，用于建筑墙体材料。

（3）抹灰石膏和石膏自流平：用于墙体找平和地面找平，具有施工方便、性能优良的特点。

3、其他新型石膏基建材

筑路材料：如磷石膏用于公路路基填料、基层胶结料，改善路基性能，节约水泥用量。

新型隔热材料：如石膏基隔热材料，用于建筑保温隔热。

石膏基导电材料：用于建筑导电材料，拓展石膏的应用领域。

4、化工原料

（1）制硫酸：磷石膏可用于制硫酸联产水泥，实现资源的综合利用。

（2）制硫酸钾、硫铵：磷石膏中的硫酸钙可用于生产硫酸钾、硫铵等化工原料。

5、土壤改良剂

农业应用：磷石膏呈弱酸性，可用于改良盐化、碱化土壤，提高土壤肥力。

四、发展方向

1、政策推动

国家出台相关政策支持工业副产石膏资源化利用，如《“十四五”循环经济发展规划》《工业固体废物资源综合利用评价管理暂行办法》等，鼓励技术创新和产业发展。

2、技术创新

（1）高效煅烧技术：研发高效、节能的煅烧技术，生产高强石膏粉，提高工业副产石膏的附加值。

（2）杂质分离与处置技术：如磷石膏杂质预分离、氟石膏脱碱与有害杂质分离处置，提高工业副产石膏的利用效果。

（3）专用改性剂制备技术：开发专用含氟新型改性剂，提升工业副产石膏的性能和应用范围。

3、产业化发展

推动工业副产石膏资源化利用产业化，形成完整的产业链和市场体系，如建立工业副产石膏处理与建材生产相结合的工业园区。

五、重点推广技术或装备

1、高效煅烧技术

技术特点：采用先进的煅烧工艺和设备，提高石膏粉的强度和性能，降低能耗和成本。

应用案例：利用脱硫石膏生产高强石膏粉，用于新型建材和化工原料。

2、杂质分离与处置技术

磷石膏杂质预分离：通过物理或化学方法分离磷石膏中的杂质，提高磷石膏的纯度。

氟石膏脱碱与有害杂质分离：采用化学方法脱除氟石膏中的碱性物质和有害杂质，提高氟石膏的利用价值。

3、专用改性剂制备技术

技术特点：开发专用含氟新型改性剂，提升工业副产石膏的性能和应用范围。

应用案例：利用氟石膏制备专用改性剂，用于新型建材和化工领域。

综上所述，本文综合了工业副产石膏资源化利用技术的现状、问题及发展路径，重点推广的技术和装备已具备产业化应用基础，政策与市场需求共同推动其进一步发展。