本文分析研究了典型煙氣脫硫石膏樣品的純度、顆粒特性、化學(xué)成分性質(zhì)、雜質(zhì)和有害物質(zhì)特性等性能。研究結(jié)果表明，脫硫石膏與天然石膏在諸多性能方面有著明顯的不同。應(yīng)用脫硫石膏代替天然石膏生產(chǎn)建材產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)該高度重視這些不同，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：脫硫石膏；天然石膏；性能.

近年來(lái)，我國(guó)二氧化硫污染相當(dāng)嚴(yán)重，已成為世界上二氧化硫污染嚴(yán)重之一。由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面的原因，我國(guó)二氧化硫的排放一直處于失控狀態(tài)，排放量呈逐年上升趨勢(shì)，酸雨面積逐年擴(kuò)大，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、建筑材料、農(nóng)業(yè)和人體健康等方面構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。2006年8月3日環(huán)保總局在新聞發(fā)布會(huì)上透露，2005年全國(guó)二氧化硫排放總量2549萬(wàn)t，居世界之首。其中，火電廠二氧化硫排放量占全國(guó)總排放量的一半以上。我國(guó)的能源構(gòu)成以煤炭為主，其消費(fèi)量占一次能源總消費(fèi)量的70％左右，這種局面在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。因此抓住電力工業(yè)二氧化硫排放這一主要問(wèn)題并加大治理力度，在很大程度上可緩解我國(guó)二氧化硫排放失控的狀態(tài)。

目前，國(guó)內(nèi)外煙氣脫硫有濕法、干法、半干法等多種工藝技術(shù)。其中，石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)所用的脫硫介質(zhì)(石灰石)成本低，脫硫技術(shù)成熟，脫硫效率高，脫硫副產(chǎn)品對(duì)環(huán)境無(wú)害、便于綜合利用，因而被廣泛使用。我國(guó)從20世紀(jì)90年代開(kāi)始在多家火電廠采用石灰石-石膏濕法對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫。經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，不僅環(huán)境得到了較大的改善，而且在其副產(chǎn)品--煙氣脫硫石膏的研究開(kāi)發(fā)與利用方面積累了成功的經(jīng)驗(yàn)。因此，今后我國(guó)200 MW及以上的大、中型火電廠將主要采用此種脫硫技術(shù)，煙氣脫硫石膏的產(chǎn)量預(yù)計(jì)到2010年將達(dá)到850萬(wàn)t以上。加強(qiáng)對(duì)脫硫石膏的資源化研究，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，提高其利用率，不僅是對(duì)火電廠實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫目標(biāo)的有力促進(jìn)，同時(shí)也符合我國(guó)加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的要求。本文研究來(lái)自不同區(qū)域的15個(gè)煙氣脫硫石膏樣品的基本性能。

1 脫硫石膏樣品的采集

采集的脫硫石膏樣品均呈濕粉狀，分別來(lái)自?xún)?nèi)蒙，山西，江浙，廣東等地，樣品顏色不一，黃色居多，也有少數(shù)白色和灰色樣品。根據(jù)脫硫石膏生產(chǎn)工藝可知，脫硫石膏與天然石膏的主要成分都為二水硫酸鈣，在脫硫裝置正常運(yùn)行的情況下，其石膏顏色應(yīng)接近白色；但由于脫硫石膏是由煙氣脫硫產(chǎn)生的化學(xué)石膏，其雜質(zhì)會(huì)對(duì)石膏顏色有所影響，如因含有碳酸鈣、碳酸鎂等雜質(zhì)而呈淡黃色和灰褐色；當(dāng)除塵器運(yùn)行不穩(wěn)定，含有較多細(xì)粒粉煤灰的煙氣進(jìn)入吸收塔時(shí)，顏色為灰色。

2 顆粒級(jí)配分析

對(duì)采集到的15個(gè)樣品按照德國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)（VGB）制定的《煙氣脫硫石膏質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和分析方法》規(guī)定方法，用激光粒度分析儀了進(jìn)行顆粒粒度測(cè)定。

由于對(duì)作為煙氣脫硫吸收劑的石灰石粉或石灰粉的細(xì)度有較高的要求，如表1所示，90％以上的石灰石粒徑需小于40μm，這樣也不易對(duì)煙氣脫硫系統(tǒng)造成機(jī)器磨損，故煙氣脫硫所形成的脫硫石膏較天然石膏顆粒較細(xì)，其平均顆粒粒徑D50一般不超過(guò)90μm，且粒徑分布范圍較窄。

由表2可以得出，D50平均粒徑為60－80um的樣品占總樣品數(shù)的53％，平均粒徑80—95um的樣品比例為27％，37－50um的樣品比例為20％。這一測(cè)定結(jié)果，與一些資料中認(rèn)為的脫硫石膏平均顆粒集中在30-60 um有不同。由樣品的粒徑分布圖可以看出，大多數(shù)樣品中粒徑小于20um的顆粒含量較少，粒徑大于140um的顆粒含量亦較少，樣品的顆粒分布峰形較窄，多數(shù)樣品的顆粒粒徑主要分布在40－110um區(qū)間內(nèi)。

3 脫硫石膏顆粒的顯微觀察

通過(guò)掃描電鏡對(duì)脫硫石膏的粒度及顆粒化學(xué)成分進(jìn)行了初步分析。

由圖4可以看出天然石膏顆粒粘合在一起，而脫硫石膏（圖5）以單獨(dú)的結(jié)晶顆粒存在。脫硫石膏部分晶體內(nèi)部有壓力存在，而天然石膏主要以韻態(tài)存在。天然石膏經(jīng)過(guò)粉磨后的粗顆粒多為雜質(zhì)；而脫硫石膏粗顆粒多為石膏，細(xì)顆粒為雜質(zhì)。

從上述掃描電鏡分析圖譜來(lái)看，脫硫石膏顆粒多為六棱斜柱狀，但大部分樣品顆粒大小不均勻，如樣品7、8和9大顆粒較多，而樣品1和13粒度較為均勻，與之前的脫硫石膏粒級(jí)分配測(cè)試結(jié)果相符。從能譜對(duì)脫硫石膏樣品的元素分析來(lái)看，其主要成分均為硫酸鈣，雜質(zhì)多含Mg、Al、Na、K、Fe、Si和少量的氯元素。但同一樣品的大小顆粒所附雜質(zhì)元素含量，種類(lèi)未必相同。

因此，從電鏡掃描圖片來(lái)看，脫硫石膏與天然石膏的晶型有明顯的不同。天然石膏細(xì)粒較多，粗細(xì)顆粒差別明顯，晶型呈板狀，晶體粗大，不規(guī)則；脫硫石膏顆粒比較均齊，晶體成短柱狀，長(zhǎng)徑比較小，外觀規(guī)整。

4 脫硫石膏附著水含量、結(jié)晶水含量測(cè)定

從以上脫硫石膏純度來(lái)看，所采集脫硫石膏樣品的純度均在90％以上，且由于煙氣脫硫?qū)κ沂蚴曳壑械腃aO含量要求嚴(yán)格，所以脫硫石膏的化學(xué)成分較穩(wěn)定，其品質(zhì)優(yōu)于一般天然石膏，為脫硫建筑石膏在石膏制品方面替代天然建筑石膏提供了可能性。

由上表可見(jiàn)，收集的電廠脫硫石膏含水率在10％以?xún)?nèi)（含10％）的樣品占所采集樣品的53％；含水率在10％－15％（含15％）的樣品占總樣品量的 40％；而樣品15的含水率偏大，至21％，可能與電廠脫硫工藝有很大關(guān)系。若石膏水分過(guò)高，不僅影響脫硫系統(tǒng)和設(shè)備的正常運(yùn)行，而且對(duì)石膏的儲(chǔ)存、運(yùn)輸及后加工等都會(huì)造成一定的困難，因此，應(yīng)對(duì)其加以控制。

5 化學(xué)成分分析

脫硫石膏樣品分析分別由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)分析室和建筑材料認(rèn)證中心提供測(cè)試數(shù)據(jù)，目前中國(guó)地質(zhì)大學(xué)已提供測(cè)試結(jié)果。

5.1可溶性雜質(zhì)及其危害

Mg2+、Cl-、Na+、K+等影響與紙的粘結(jié)；其中的鎂鹽一部分為可溶性的，與天然石膏有不同。Na+、K+、Mg2+產(chǎn)生析晶使制品出現(xiàn)返霜現(xiàn)象，影響石膏的凝結(jié)性能，由于無(wú)保護(hù)的石膏類(lèi)制品對(duì)風(fēng)化作用敏感，因此可溶于水的鎂鹽[MgO],鈉鹽[Na2O]和鉀鹽[K2O]的含量應(yīng)該降低。氯化物對(duì)脫硫石膏粘結(jié)性能影響非常顯著，紙面石膏板等石膏制品對(duì)石膏中的氯化物含量有要求。半水亞硫酸鈣含量的多會(huì)導(dǎo)致脫硫石膏含水量大，半水石膏吸水率高。做水泥緩凝劑有時(shí)還會(huì)影響水泥凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度。

因此，超量時(shí)須增設(shè)水洗、分級(jí)、中和等凈化、脫水設(shè)施，對(duì)脫硫石膏進(jìn)行凈化處理。

5.2不溶性雜質(zhì)及其危害：

氧化鋁和氧化硅在脫硫石膏中顆粒較粗，對(duì)脫硫石膏的易磨性影響很大。其含量高會(huì)降低粉磨效率、增加粉末成本。這些不宜磨碎的大顆粒，還會(huì)影響石膏的應(yīng)用范圍。氧化鐵會(huì)影響脫硫石膏的易磨性和白度。氧化鐵含量高，脫硫石膏的易磨性差、白度低。未完全燃燒的煤粉顆粒影響產(chǎn)品的白度和粘結(jié)性能。

6 脫硫石膏重金屬含量、放射性測(cè)定

6.1 脫硫石膏重金屬含量

按照GB18582—2001《室內(nèi)裝飾裝修材料有害物質(zhì)限量》規(guī)定方法測(cè)定。

7 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)采集我國(guó)不同地域煙氣脫硫石膏樣品，對(duì)其物理化學(xué)的基本性質(zhì)做了較為深入的研究。研究表明，脫硫石膏雖然在主要成分上與天然石膏相同，但其顆粒形狀，粒級(jí)分配，化學(xué)成分均與天然石膏有明顯差別，主要表現(xiàn)為：

（1）從石膏晶體來(lái)看，天然石膏細(xì)粒較多，粗細(xì)顆粒差別明顯，晶型呈板狀，晶體粗大，不規(guī)則；脫硫石膏顆粒比較均齊，晶體成六棱短柱狀，長(zhǎng)徑比較小，外觀較為規(guī)整。

（2）從粒級(jí)分配來(lái)看，天然石膏顆粒大小粒度相差較大，不同粒徑的粒子在石膏顆粒中均占有一定比例；而脫硫石膏顆粒大小比較均齊，大顆粒（大于140μm）和小顆粒（小于10μm）均較少，80％的顆粒均集中在40-80μm。

（3）從化學(xué)組成來(lái)看，脫硫石膏的純度高于天然石膏，二水硫酸鈣含量達(dá)到90％以上，但其雜質(zhì)組成較為復(fù)雜，這與其產(chǎn)生的工藝條件有很大關(guān)系，如其可溶性鹽和氯離子含量高于天然石膏，是導(dǎo)致其脫硫建筑石膏制品出現(xiàn)泛霜，粘結(jié)力下降等性能問(wèn)題的主要原因之一。

（4）脫硫石膏中的重金屬含量、放射性指標(biāo)均明顯低于我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，脫硫石膏的環(huán)保性能是安全的。