行業(yè)新聞
我國是硫酸生產(chǎn)和消費(fèi)大國，鈦白粉、芳烴硝化、染料、石油加工和鋼鐵酸洗等行業(yè)都會用到硫酸，相應(yīng)地產(chǎn)生大量的含硫酸廢水。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，工業(yè)含硫酸廢水的量也在逐年增加。處理含硫酸廢水成為擺在相關(guān)企業(yè)面前的難題。
常見的含硫酸廢水處理工藝主要有濃縮、化學(xué)氧化、萃取、結(jié)晶、生產(chǎn)化肥和中和處理等工藝，大部分處理工藝的運(yùn)行成本較高，成為了企業(yè)的負(fù)擔(dān)。
這就需要跳出單純的廢水處理達(dá)標(biāo)排放的概念，另辟蹊徑，尋求在治理含硫酸廢水的同時(shí)創(chuàng)造效益的新模式。根據(jù)硫酸的化學(xué)特性，在含硫酸廢水中投加特定藥劑并控制反應(yīng)條件，可生成石膏，生成的石膏通稱為工業(yè)副產(chǎn)石膏。
根據(jù)廢水的性質(zhì)不同，副產(chǎn)的石膏又可分為磷石膏、脫硫石膏、鈦石膏、氟石膏、檸檬酸石膏等，可用作建筑材料和石膏制品，如水泥緩凝劑、紙面石膏板、石膏砌塊、石膏砂漿、抹灰石膏等，該工藝可將廢酸變廢為寶，創(chuàng)造價(jià)值。
我國2016-2019年平均市場石膏需求量約為22000萬噸，其中水泥緩凝劑、石膏砂漿、自流平地坪、紙面石膏板、石膏墻板的需求量較多，占據(jù)總需求量的96%左右。近年來石膏粉加工市場非常受歡迎，普通建筑石膏價(jià)格400 元/噸，部分白度較好的工業(yè)副產(chǎn)高強(qiáng)石膏價(jià)格已升至2200 元/噸。
磷石膏在我國工業(yè)副產(chǎn)石膏中占有很大的比例，2018年，我國磷石膏產(chǎn)量為7800萬噸，綜合利用率僅為39.7%[1]。
目前，我國磷石膏多用于建材、農(nóng)業(yè)和化工行業(yè)。在國外，德國Salzgitter公司、日本日產(chǎn)化學(xué)工業(yè)公司利用磷石膏做水泥緩凝劑的工藝較為成熟，據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本生產(chǎn)的水泥緩凝劑有75%使用的是磷石膏[3]，相比天然石膏，用磷石膏生產(chǎn)水泥緩凝劑，在提高了水泥強(qiáng)度的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。
從20世紀(jì)90年代起，我國電廠開始逐漸使用濕法石灰石-石膏法脫硫工藝，脫硫石膏產(chǎn)量逐年增加。早在2010年，我國脫硫石膏的產(chǎn)量已居世界第一[4]，但我國對脫硫石膏的利用還遠(yuǎn)不及一些發(fā)達(dá)國家，在日本、德國等國家脫硫石膏的利用率可達(dá)100%，而我國的利用率僅為80%左右[5]。
目前，我國脫硫石膏主要用于水泥緩凝劑的制作，也應(yīng)用于石膏砌塊、紙面石膏板、建筑石膏、抹灰石膏和高強(qiáng)石膏的生產(chǎn)，還有一些應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)。國外脫硫石膏在材料領(lǐng)域的應(yīng)用主要有普通墻體材料及防水墻體材料的生產(chǎn)，混凝土、水泥和瀝青生產(chǎn)，碳酸鈣和硫酸鈣的生產(chǎn)。在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用主要有用作土壤改良劑，減少土壤侵蝕和富營養(yǎng)化、用做肥料、礦物回收利用等。還有將脫硫石膏應(yīng)用于一些國內(nèi)少見的水處理領(lǐng)域，例如用脫硫石膏處理水中的可溶性有機(jī)質(zhì)，去除水中的金屬離子以及一些氟化物等。
我國工業(yè)副產(chǎn)石膏的利用率較低，主要是因?yàn)楹蛩釓U水的雜質(zhì)成分不同，以及中和反應(yīng)時(shí)的條件不同，導(dǎo)致生成的石膏品質(zhì)參差不齊，達(dá)不到使用要求，往往作為固廢處理。因此，改進(jìn)含硫酸廢水制石膏工藝，在保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下提高副產(chǎn)物石膏的品質(zhì)，對于生態(tài)環(huán)境的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。
目前有幾種較為經(jīng)濟(jì)且技術(shù)可行的含硫酸廢水處理并制取石膏的方法。一種方法是通過把控廢水處理工藝條件來提高石膏品質(zhì)，如選用合適的藥劑，控制溫度、pH、停留時(shí)間、返漿比等因素來提高石膏品質(zhì)，達(dá)到相應(yīng)的石膏制品及建筑原材料的標(biāo)準(zhǔn)，從而加大在建筑石膏領(lǐng)域中的應(yīng)用。
另一種方法是將藥劑反應(yīng)生成的石膏進(jìn)行二次優(yōu)化，通過控制石膏各晶相轉(zhuǎn)化條件，制備優(yōu)質(zhì)的高強(qiáng)石膏，高強(qiáng)石膏的優(yōu)點(diǎn)在于強(qiáng)度高、純度好，可用于陶瓷模具石膏、自流平石膏的配制以及吸塑模具等的制作。
由于不同廢酸產(chǎn)出的工業(yè)副產(chǎn)石膏的品質(zhì)差距很大，市場上對于不同工業(yè)副產(chǎn)石膏的標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一和完善，這就加大了工業(yè)副產(chǎn)石膏綜合利用的難度。因此加快建立健全工業(yè)副產(chǎn)石膏應(yīng)用的要求與標(biāo)準(zhǔn)，成為當(dāng)下亟待解決的問題。對于石膏行業(yè)未來的發(fā)展方向還需著重關(guān)注[2]：
提升石膏建材工藝和裝備的發(fā)展。工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)首先要解決原料的均勻性和穩(wěn)定性，工藝和裝備是保證石膏建材質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。要以“中國制造2025”行動綱要為指引，推動石膏建材裝備的現(xiàn)代化、高端化和智能化。
加快工業(yè)副產(chǎn)石膏的無害化處理研究應(yīng)用。工業(yè)副產(chǎn)石膏含有的堿金屬鹽、有機(jī)物等各種有害雜質(zhì)，已經(jīng)嚴(yán)重影響了石膏建材制品的推廣應(yīng)用，應(yīng)加快工業(yè)副產(chǎn)石膏的無害化處理研究應(yīng)用，特別是排放端無害化處理。
[1] 葉學(xué)東 .2018年我國磷石膏利用現(xiàn)狀、問題及建議 年我國磷石膏利用現(xiàn)狀、問題及建議 [J].磷肥 與復(fù)磷肥 與復(fù)，2019，34(07)：1-4.
[2]李逸晨.石膏行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].硫酸工業(yè),2019(11):1-7+13.
[3]李光明，李霞，賈磊，吳金玲.國內(nèi)外磷石膏處理和處置概況[J].無機(jī)鹽工業(yè)，2012，44(10)：11-13.
[3] 沈榮熹.評發(fā)達(dá)國家用FGD石膏與廢石膏制石膏板的歷程與經(jīng)驗(yàn)[C]//中國建筑材料聯(lián)合會石膏建材分會、《石膏建材》編輯部.2011中國建筑材料聯(lián)合會石膏建材分會第二屆年會暨第六屆全國石膏技術(shù)交流大會及展覽會論文集.北京：中國建筑材料聯(lián)合會石膏建材分會、《石膏建材》編輯部，2011：9.
[5] 楊冬蕾 ，楊再銀 .我國脫硫石膏的綜合利用現(xiàn)狀 [J].硫酸工業(yè) ，2018(09)：4-8.
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