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國內外生產中、高檔耐火材料的基地之一

Domestic and foreign production, high-grade refractory one of the bases

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技術研究
   隨著環保意識的增加,我國對電廠燃煤煙氣中二氧化硫的排放控制越來越緊,電廠脫硫勢在必行。
   我國煙氣脫硫石膏產生的時間較短,對其應用價值和市場普遍認識不足,對脫硫石膏的性能,處理加工設備和加工工藝還沒有詳細的、系統的,科學的基礎性研究,從目前脫硫石膏的處理工藝和設備并不完全與天然石膏相同,如在物料輸送,粉塵處理,煅燒工藝等:就物性方面脫硫石膏與天然石膏也有不同之處,如脫硫石膏純度高,游離水大,粒度細;顆粒大小粒徑分布均勻,級配較差,標稠用水量大,含水溶性鹽較多;還值得注意的是脫硫石膏與天然石膏二者來源不同,脫硫石膏中以未反應的碳酸鈣為主要雜質及未被完全氧化的亞硫酸鈣存在、雜質狀態相差較大,另在脫硫生產工藝中技術處理的不同,石灰石原料成份的不同,加工石灰石細度的不同等都會影響脫硫石膏的品質,所以脫硫石膏在應用加工時一定要結合具體實際,采用科學手段進行深入的研究。
   經過多種可行方案進行試驗,脫硫石膏在建材行業中應用十分廣泛,通過不同手段進行處理,基本上能代替絕大部分用天然石膏生產的建材制品。
   二、脫硫石膏的利用
   國內脫硫石膏的綜合處理和應用已起步,利用前景蘊藏著巨大的市場機遇,特別是那些天然石膏缺乏而脫硫石膏資源豐富的經濟發達地區,經應用實踐證明脫硫石膏是一種品位較高的寶貴資源,它可適合于不同用途的石膏建材制品的生產。
   脫硫石膏與天然石膏有一定的區別,但從根本上講,由于它們的主要成份相同,并且脫硫石膏的主要成份---含量高,故處理后的脫硫石膏是一種比天然石膏還要好的膠凝材料。
   ⒈ 脫硫石膏通過干燥,脫水處理成為熟石膏,熟石膏按制品可分:澆注石膏, 灰泥石膏,陶瓷工業用石膏,鑄造工業用石膏,牙料用石膏,骨科繃帶醫用石膏,煤礦防火加強巷壁用石膏,土壤改良用石膏等等,用量最大的是建筑用熟石膏(建筑石膏),筆者認為對建筑脫硫石膏的脫水溫度(料溫)應在125℃-145℃為好;煅燒設備和工藝不一樣,煅燒溫度也要有不同的變化,從相組成看,熟石膏中可溶性無水石膏含量應較高一點為好,因熟石膏中可溶性無水石膏親水性極強,接觸潮濕空氣后,很容易轉化為半水石膏,在實際生產中,熟石膏需要輸送和儲存,不可能和空氣隔絕,熟石膏中的可溶性無水石膏吸收空氣中的水份后,會逐漸向半水石膏轉化,通過轉化效應增加熟石膏粉中半水石膏的含量,使其相變過程趨于穩定,可改善熟石膏的物理力學性能,能夠滿足用于石膏制品生產的質量要求具有重要意義。熟石膏陳化過程的長短,陳化效果的好壞,與所選的陳化方法、堆積形式,環境濕度等都有直接關系,在脫硫石膏的煅燒工藝中要特別注意這一效應。
   ⒉ 脫硫石膏也可制做高強石膏,它是將脫硫石膏制成濃度適宜的石膏漿體,加入一定量的轉晶劑,在攪拌加壓的條件下,石膏漿體的處理溫度,時間及壓力控制在一定范圍內生成柱狀石膏晶體,然后經脫水,干燥制得高強熟石膏,在生產中轉晶劑的種類及加入量,漿體的熱處理溫度及時間和壓力,料漿濃度等都是決定產品質量的重要因素。
   ⒊ 脫硫熟石膏和粉煤灰或脫硫熟石膏和礦渣,脫硫熟石膏和粉煤灰加礦渣為主要原料,并摻入激發劑制成的新型膠結料,這種膠結料在前蘇聯的資料中有大量介紹,這可使脫硫石膏拓寬使用范圍,得到更廣泛的利用,并能使熟石膏的耐水性與強度方面都有明顯改善,近兩年來筆者利用太原一電廠生產的建筑用脫硫石膏和一級粉煤灰,太原德龍公司生產的礦渣磨細粉與本研究所研發的增強激發劑G、試驗結果是在大量利用脫硫石膏與粉煤灰或滲加礦渣磨細粉時,可在保持石膏制品基本性能的基礎上,大幅度提高粉煤灰和礦渣磨細粉在激發劑作用下生成的水硬性水化產物、改善了膠結料的耐水性與強度。石膏仍是膠結料中發揮強度的主體,粉煤灰及礦渣磨細粉的水化反應是在石膏硬化體中進行。這樣提高后期強度,密實度增大,吸水率下降,抗凍性改善使膠結材料硬化體中即有氣硬性水化產物又有水硬性水化產物,該硬化體干縮小,體積穩定性好,確是一條即節能又同時利用兩種工業廢渣生產建筑材料的工藝途徑。
   ⒋ 利用脫硫石膏配制的粉刷石膏,強度高,和易性好,成本低,特別是利用脫硫石膏和粉煤灰混合型粉刷石膏,后期強度均好于單一石膏的產品,其耐水性明顯提高,筆者利用太原一電廠生產的脫硫石膏和一級粉煤灰,添加了金龍鳳石膏專用緩凝劑,保水劑、膠粘劑,表面活性劑所生產的粉刷石膏,其產品質量均優于JC/T517-2003粉刷石膏行業標準,現已在石家莊、保定、洛陽、天津,北京,唐山,太原等地推廣使用;用脫硫石膏配制粉刷石膏時要注意:
   ①由于脫硫石膏顆粒細小,加水量大,易產生離析泌水現象。
   ②由于脫硫石膏中的水分在料漿中遷移容易,上墻后水分易被墻體吸收,影響粉刷石膏層正常水化。
   ③所有工業副產石膏的粘結強度均差于天然石膏,故與基層的粘結效果較差。
   ④因脫硫石膏細度大,在生產配制粉刷石膏時粉塵飛揚比天然石膏大,運輸攪拌設備也相應要有所改善。
   為此我們在配制粉刷石膏時要采用石膏專用減水緩凝劑降低拌合物用水量,同時摻入有利于保水性能的無機和有機材料,提高粉刷石膏料漿保水性能,另需增加有利于改善粘結性的膠凝材料來提高其粘結強度。粉刷石膏在生產過程中,要特別注意所有材料必需攪拌均勻,不要忽視攪 拌設備死角物料的排放,直接應響到粉刷石膏產品質量。
   ⒌ 用脫硫石膏生產石膏砌塊和石膏條板、設備和生產工藝與天然石膏相同,因脫硫熟石膏顆粒細、標準稠度需水量大,堆集密度重,凝結時間快,強度高,筆者建議在生產石膏砌塊時、要在確保脫硫石膏流動度的情況下,盡量減少用水量(也可添加減水劑來解決),這樣可更好地提高石膏砌塊的自身強度,同時也可添加少量發泡劑或填加其它輕質無機材料來減輕石膏砌塊重量,另還可消少石膏砌塊因其它原因造成的內部應力。在脫硫熟石膏中加入適量的粉煤灰,礦渣磨細粉,石灰等,可使在保證石膏膠結材料早強快硬的基礎上,促使粉煤灰、礦渣水化。產生水硬性水化硬化體、耐水性能得到明顯改善,提高其軟化系數。另還可考慮添加適量其它無機材料,改善脫硫石膏的顆粒級配,使石膏砌塊成形晶體結構有所改善,增加收縮穩定性。 關于空心與實心砌塊的問題,我們認為宜實心與空心并存,優先發展實心砌塊,其理由是:能提高隔音性、吊掛及釘釘子方便(尤其是衛生間,廚房的防潮砌塊)便于砌塊的機械成型、與國外主要發展實心砌塊相銜接。 關于砌塊與條板,筆者認為宜優先發展砌塊,其理由是:砌塊對建筑物層高變化適應性較好;四周有榫槽砌筑墻體后整體性好,無拼接通縫,而條板通縫要認真處理;砌塊便于搬運及安裝,破損率低,可以發展實心砌塊,而實心條板則單塊重量過大;砌塊無需增強玻纖布,可方便地對石膏材料實施改性,并省掉玻纖增強材料費用。
   ⒍ 脫硫石膏用于水泥緩凝劑,這種產品附加值不高,利潤也不可觀,但卻不失為大規模處理脫硫石膏的主要途徑之一。在水泥生產中,為了調節和控制水泥的凝結時間,一般需摻入石膏作為緩凝劑。石膏還可促進水泥中硅酸三鈣和硅酸二鈣礦物的水化,從而提高水泥的早期強度以及平衡各齡期強度。根據在日本應用情況來看,現已證明了脫硫石膏用于水泥輔料,在純度、粒度、微量成分等性能上完全沒有問題,在水泥行業中代替天然石膏完全具有可行牲,脫硫石膏能夠正常調節水泥的凝結時間,水泥性能正常發展,水泥強度、凝結時間等指標均達到國家有關標準。
   ⒎ 脫硫石膏用于鋼結構防火涂料,美國9•11事件后,鋼結構防火成為人們重視和研究的問題,鋼結構的缺點是耐火性能差,在火災中強度迅速下降(耐火極限為0.25h左右)、因此對鋼結構必須采取有效的防火措施,利用脫硫石膏制做的鋼結構厚層型防火涂料,一般由保溫隔熱材料和石膏做為填料與多種外加劑配制而成,其絕熱性能.環保性能.粘結性,抗裂性均很好,脫硫石膏可使涂料的阻燃性能更佳,施工性能更好,這是由脫硫石膏的特殊物理和化學性能決定的。
   ⒏ 脫硫石膏在內墻膩子中的應用,內墻膩子使用粒度小于15nm,比表面積大于1000㎡/㎏的脫硫石膏,加入保水劑,膠粘劑等添加劑.配制而成,配制石膏膩子要注意幾點事項,即:
   ① 適當的凝結時間。
   ②優良的保水性。
   ③細度
   ④有較高的粘結強度和硬度。
   ⑤使用方便。
   9.脫硫石膏在紙面石膏板中的應用:紙面石膏板是國內外主要建材產品,也是最好的石膏建材產品,脫硫石膏有純度高,粒度細,氯離子含量低等優點,在紙面石膏板的應用中
   ⑴增大料漿動性,使紙面石膏板整體性能和強度增加,避免邊緣空心的產生,對產品質量很有利。
   ⑵降低紙面石膏板的重量,下降成本。
   ⑶改善石膏板的質量,在天然石膏中添加一定比例的脫硫石膏,會提高紙面板的強度和硬度。
   日本、德國已有多年利用脫硫石膏生產紙面石膏板的大型生產線。由于利用價廉的脫硫石膏使其生產成本較以天然石膏為原料明顯降低。脫硫建筑石膏強度高是其優點,但與面紙的粘結較差,對現有工藝參數的適應性不如天然建筑石膏,目前采取各50%摻量使用方式生產,探討脫硫建筑石膏與天然建筑石膏紙面石膏板生產的差異、原因及解決途徑是新課題,解決這一課題即可全部采用脫硫石膏為原料生產紙面石膏板。
   10.在礦山充填材料的應用;膠結充填采礦法是一種經營費用較高的采礦工藝,其充填成本占采礦成本的1/3左右,而充填成本中充填膠凝材料水泥占80%以上,昂貴的膠結充填成本,嚴重地制約了膠結充填采礦法的應用和發展。研制新的膠凝材料,在不降低充填體強度的情況下,替代部分或全部水泥,是充填技術的主攻方向。能促進礦山膠結充填采礦工藝的發展,節約礦山充填成本,由于在煙氣脫硫時加入一定量的阻垢劑,使脫硫石膏中不僅含有聚合物,而且含有一定量的表面活性劑,聚合物不但可以填充界面空隙,使界面過渡區密實,還可增強石膏與骨料之間的粘結,表面活性劑有使空氣在水中乳化的能力,提高膠結充填體的均質性,從而提高充填體的質量滿足充填材料性能。
   11.在農業上的應用
   ①用于肥料,鈣是作物需要量僅次于硫的第5種營養元素,它可以增強作物對病蟲害的抵抗能力,使作物莖葉粗壯、籽粒飽滿。如花生需鈣量僅次于鉀,增施鈣肥可以顯著提高花生的產量與品質。利用脫硫石膏中的鈣離子,可以降低土壤堿性,消除碳酸鹽對作物的毒害,同時鈣離子可替代土壤膠體上的鈉離子,補充活性鈣,增強土壤的抗堿能力
   ②改良土壤。脫硫石膏的加入可以使代換性鈉含量降低,那是由于石膏中的Ca2+和Mg2+置換了土壤代換性鈉,同時土壤強堿狀況也隨之改變,從而為作物的正常生長提供比較好的土壤環境。經印度科學家試驗研究,在堿土中加入0.5%~1.0%的脫硫石膏,不僅使堿土中的小麥正常生長,而且增產增收;在不毛之地重鹽堿土壤播種玉米,加入0.5%---1.0%的脫硫石膏后玉米長勢喜人。
   三、前景和建議
   根據發達國家脫硫石膏的應用經驗,隨著新材料的發展和人們對石膏環保性能的認識,近年來石膏建材發展得很快,如紙面石膏板,粉刷石膏,石膏砌塊都有增長迅速之勢。另地面自流平石膏,石膏刮墻膩子,石膏防水板,纖維增強石膏板陶模鑄造石膏都將有很快的發展之勢。如有相關政策支持,脫硫石膏的產生將促進我國石膏產業的迅速發展,因為脫硫石膏是一種工業付產的石膏資源,而它又可代替天然石膏使用,價格較低,可以效降低石膏產品的成本,提高它們在市場中與同類產品的竟爭力和市場占有率,又因脫硫石膏的生產將改變天然石膏資源分布不均的格局,在很大程度上調整和均衡了石膏資源的分布,使石膏產品在大范圍內得到整體平衡的發展。另脫硫石膏能和粉煤灰這兩大固體廢棄物一并綜合利用,逐步達到工業生產應用,將產生電廠效益,環境效益,社會效益的統一,是非常符合我國可持續發展的戰略。
   目前,脫硫石膏還未被廣泛應用,一方面是由我國天然石膏資源豐富,在一定程度上對脫硫石膏綜合利用形成了障礙,另一方面,國內脫硫石膏綜合利用技術還未成熟,也阻礙了脫硫石膏綜合使用的推廣,所以我們要分析脫硫石膏開發應用地區的石膏產品市場,研究開發適銷對路的產品,是我們首先需要考慮并解決的問題,再一些引進國外脫硫石膏應用技術和經驗的同時,消化、吸收、改進,開發適合我國國情的本土化有自主知識產權的新產品,開發具有我國特色的脫硫石膏應用技術系列,開拓石膏應用新領域,需要通過大量有說服力的技術文件來增強市場觀念和意識,從政策制度法律法規角度?;ぬ烊皇嘧試?,同時也支持和保障了脫硫石膏資源化利用。各電廠都要選擇"多、快、好、省"的項目,即,石膏產品用量多、項目建設速度快,產品性能質量和應用市場好,項目投資省的可行性方案。
   煙氣脫硫石膏綜合利在國內才起步,在實踏應用中會出現這樣或那樣的新問題,在生產和應用技術上不能完全照搬天然石膏的處理方法,而是需要針對脫硫石膏本身特性投入一定的精力研究開發出新的,適合實際生產和應用技術的新方法,新工藝和新設備,從而發展和確定脫硫石膏綜合利用的,系統的,現實的解決方案。

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