脱硫石膏造粒设备的选用的

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1、 一、概述一、概述 我国煤炭资源丰富，是我国的主要能源。 2008年我国原煤产量为2793亿吨，消费 量则达到2740亿吨。煤炭的使用极大地 推动了我国经济的发展，但其燃烧产生的 SO2 等有害气体对环境造成了重大污染。 预计到2020年，煤炭产量将达到3O亿t，燃 煤排放的SO2 超过2000万t，其中火电厂所 占比例约55 左右。 近些年来，我国二氧化硫我国烟气脱硫情况已经 有了重大变化。仅在2007年全国就新投入10万千 万瓦及以上火电厂烟气脱硫机组11亿千瓦。截 止2007年底，全国火电厂烟气脱硫装置投运容量 超过27亿千瓦，占全国火电机组容量的50左 右，与“十一五”末相比，火电厂烟

2、气脱硫机组 增加了53倍以上。据相关数据显示2010年，我国 脱硫石膏总产量达到2000万吨，相当于目前全国 天然石膏开采量的40。如果脱硫石膏采用堆积、 填埋法处理，不加以利用的话，将对土地、地下 水和大气环境造成严重的污染。因此在建材工业 中充分利用脱硫石膏，是建设资源节约型社会的 重要任务，也是落实国家节能减排政策的重要措 施，对促进建材工业的技术进步将起到重要的推 动作用。 从吸收塔出来的二水硫酸钙悬浮液通过浓缩机及 离心器脱水形成含附着水量在5%15%的脱硫石 膏。脱硫石膏纯度也较高，一般在90%以上。其 成分稳定，脱硫石膏颗粒一般不超过200目，且 颗粒直径主要集中在3060mm

3、之间，颗粒外形 完整，水化后晶体呈短柱状，径长比在1.52.2 之 间，但其级配较差。脱硫石膏中天然放射性核素 符合建筑材料放射性核素限量GB6566-2001 标准的要求，不含对人体有害的环芳香烃和二恶 英物质，Hg的含量低于0.0001%。可见，用脱硫 石膏可进行安全生产。脱硫石膏无放射性，不污 染和危害健康。但脱硫石膏在某些使用过程中， 必须严格控制一些可溶性盐类的浓度，如氯(C1)、 钾(K)、钠(Na)等离子。 脱硫石膏含水率较高，粒度较小，成粉状， 其中二水硫酸钙含量高达95，纯度较高， 含水溶性盐类较多；脱硫石膏颗粒的粒径 分布带较窄，颗粒主要集中在3060 m， 级配不如天然石

4、膏磨细后的石膏粉；天然 石膏经过粉磨后粗颗粒多为杂质，细颗粒 多为石膏，而脱硫石膏却粗颗粒多为石膏， 细颗粒多为杂质。基于以上原因，脱硫石 膏虽细但其比表面积却不如天然石膏。脱 硫石膏这种颗粒级配会造成煅烧后的建筑 石膏加水量不易控制，流变性不好，颗粒 离析，制品容重偏大等问题。 二、脱硫石膏的综合利用二、脱硫石膏的综合利用 21 国外脱硫石膏利用情况 工业发达国家对二氧化硫(SOz)的排放都制 定有严格标准，火力发电厂都已经安装了 烟气脱硫装置，其中80 的脱硫装置为石 灰石一石膏湿法工艺。日本和德国是世界 上脱硫石膏主要生产国和利用国，其次为 美国、英国、奥地利、荷兰。 目前已有不少国家制

5、定了建筑法规，提倡 将新建住宅或旧房改造成生态建筑，而脱 硫石膏的应用就符合这一要求。 22 国内脱硫石膏利用情况 国内脱硫石膏可应用于建筑业、建材行业， 如水泥缓凝剂、建筑石膏、石膏砌块、纸 面石膏板、粉刷石膏等。在农业方面也有 所应用，如土壤改良剂。目前，脱硫石膏 的综合利用主要有以下方面： （1）利用脱硫石膏生产建筑材料 建筑石膏(B型石膏)、高强石膏(A型石膏)、 粉刷石膏、其它建筑材料制品（如石膏板、 石膏砌块作隔墙材、在低层建筑中可直接 代替水泥; 它还特别适用于制作卫生盒子间、 通风道砌块; 用纸面石膏板和纤维石膏可制 作内隔墙和顶棚；用加气石膏作地面垫层 等。 （2）利用脱硫石

6、膏生产水泥辅料 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中国产量居世界第 一的水泥缓凝剂的结果 。目前我国水泥产 量已达4 亿多t/ a, 以掺入5% 的二水石膏作 为缓凝剂计算, 每年需使用2000 多万t 的石 膏, 而目前几乎100% 添加天然石膏。 日本的使用情况已证明了脱硫石膏用于水 泥辅料在纯度、粒度、微量成分等性能上 完全没有问题, 在水泥行业中代替

7、天然石膏 完全具有可行性。只是因为含水率比天然 石膏大, 故需要将石膏投料口处的设备作一 些调整, 或者将原装脱硫石膏造粒, 即先自 然干燥,然后预热烘干, 最后得粒状脱硫石膏。 试验表明, 这种造粒方式虽然使得脱硫石膏 的成本提高了5 10 元/t, 但此粒状脱硫石膏 能够正常调节水泥的凝结时间,水泥性能正 常发展、水泥强度、凝结时间等指标均达 到国家有关标准( 见表1) 。表1 粒状脱硫石膏与天然石膏对水泥性能的影响 烘干温度( e ) 初凝时间(min) 终凝时间(min) 28d 抗折强度(MPa) 28d 抗压强度(MPa) 脱硫石膏原状湿料 160 268 7. 5 48. 0 1

8、00 228 355 8. 1 49. 2 140 218 343 7. 8 49. 0 190 265 356 7. 0 47. 9 天然石膏194 366 7. 3 49. 5 国家标准 45 600 7. 0 42.0 （3）脱硫石膏在农业上的应用 1） 用脱硫石膏来制备肥料 硫是排在N、P、K 之后的第四种植物营养元素,其 需要量与磷相当。用脱硫石膏制硫酸铵,而硫酸铵 是肥效较好的化肥, 特别适合在我国北方碱性土壤 中使用。钙是作物需要量仅次于硫的第五种营养 元素, 它可以增强作物对病虫害的抵抗能力, 使作 物茎叶粗壮、籽粒饱满。如花生需钙量仅次于钾, 增施钙肥可以显著提高花生的产量与

9、品质。利用 脱硫石膏中的钙离子和土壤中游离的碳酸氢钠、 碳酸钠作用, 生成碳酸氢钠和硫酸钠可以降低土壤 碱性, 消除碳酸盐对作物的毒害, 同时钙离子可替 代土壤胶体上的钠离子, 补充活性钙, 增强土壤的 抗碱能力。 2） 改造苏打盐碱地 （4）利用脱硫石膏生产路基回填材料 公路建设对路基回填材料的需求和质量要 求也愈来愈高。充分利用脱硫石膏作为修 筑道路的回填材料, 既可为城市筑路提供材 料来源, 又可解决脱硫石膏的处置问题。 （5）利用脱硫石膏生产充填尾砂胶结剂 胶结充填采矿法是一种经营费用较高的采 矿工艺, 其充填成本占采矿成本的1/ 3 左右, 充填成本中充填胶凝材料水泥占80% 以上,

10、 昂贵的胶结充填成本,严重地制约了胶结充 填采矿法的应用和发展。研制新的胶凝材 料, 在不降低充填体强度的情况下, 替代部 分或全部水泥, 是充填技术的主攻方向。三、利用脱硫石膏存在的问题三、利用脱硫石膏存在的问题 以脱硫石膏生产水泥辅料为例，在实际生产中发 现，常常出现结堵现象。 由于脱硫石膏水分都在10%（国家标准规定为 10%）左右， 易造成结堵，引起水泥中的SO3含 量的波动，影响了合格率。主要表现在： 1)下料口、储料仓仓壁及锥部、皮带拐弯处等均 易积料、堵料。 2)水泥磨一仓短（只有2.5m），且细筛板篦缝小 （2mm10mm），脱硫石膏直接入磨容易造成 隔仓板粗筛板与细筛板之间堵

11、塞。 3)水泥磨进料溜子至螺旋筒处舌头狭窄易黏堵。 为了彻底解决上述问题，在利用脱硫石膏作为水 泥缓凝剂之前，先将脱硫石膏造粒，粒状脱硫石 膏的流动性很好，不会再发生粘连和堵料现象， 便于输送和水泥生产过程中的应用。 四、脱硫石膏造粒设备的选用四、脱硫石膏造粒设备的选用 为了拓展脱硫石膏的综合利用范围，如在 水泥生产中的应用，必须首先解决因脱硫 石膏颗粒过细造成的流动性差和易堵塞运 输、传送、布料设备通道的问题，现有的 对脱硫石膏的处置方式有干燥处理（低温 干燥和自然晾晒两种方式干燥）和陪烧处 理（在不同温度，如150 度、200度、300 度和400度对干燥后的脱硫石膏进行处理、 保温1.5

12、2小时），但存在处置周期长、设 备投资大、运行费用高等缺点。 由南京工业大学造粒机械研究所发明的 “电厂脱硫石膏干法造粒工艺”（专利号专利号 为：为：200710131117.3）已应用于脱硫石膏 的造粒生产，并取得成功，且已经在广东、 福建、山西、天津、江苏等省推广应用， 经济效益和社会效益均很显著。 脱硫石膏造粒产品外观为灰白色或淡黄色 或灰褐色扁球状颗粒，水分含量8%10% ， 粒度为1224mm，成粒合格率85%， 颗粒抗压强度20N。造粒后的粒状脱硫石膏见下图所示：无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无

13、无无无无“x”无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无无 脱硫石膏造粒工艺流程：脱硫石膏造粒工艺流程： 原材料 输送 均匀进料 脱气增密 干法造粒 筛选分级 输送 入库。 上述干法造粒工艺涉及脱硫石膏原料的均匀进料、 脱气增密、干法造粒等问题，必须逐一加以解决。 均匀进料均匀进料 脱硫石膏的物性决定了靠其自身的流动性无法达 到均匀进料的要求，因此必须利用外力使它均匀 地分配到皮带输送机上。在不贮存物料的前提下， 采用均匀布料器可以实现将脱硫石膏均匀送到皮 带输送机的带上的目的。同时，利用磁力剔除铁 质硬物，利用调速装置控制布料流量，使脱硫石 膏原料源源不断地送入下一工段的机器中。 脱气增密脱气

14、增密 脱硫石膏由于粒度很小（一般不超过90m， 且粒径分布范围小且均匀，颗粒级配较好，约 85%以上的颗粒粒径在3060m之间），因 此在物料颗粒之间存在大量的空隙，空气充斥 其间，造成脱硫石膏体积密度小于水的密度， 一般只有0.9克/厘米3左右。如此轻、松的物料 一旦直接进入造粒机中造粒，则由于受压时物 料间空气跟着物料一起也受到极大压缩，而在 外力解除后，压缩的空气又迅速膨胀，致使物 料无法直接成型。所以，在造粒之前必须先进 行脱气增密处理，使脱硫石膏微小颗粒的间距 缩小，物料中的空隙比例减小，从而使其体积 密度增大到1.01.2克/厘米3。 脱气增密采用的原理是先进行脱气处理，即先排除 或部分排除物料中的空气，提高物料的部分密实度， 接着马上送入增密机中，利用外力使物料的密实率 达到30%以上，使物料在不改变微观颗粒形态的前 提下缩小这些颗粒的间距。在这一过程中，微观颗 粒间的范德华力为颗粒间距的缩小起到了关键的作 用。增密后的物料存在一定的弹性回复，使物料的 密实度稍有降低，但仍处于下一工段-干法造粒 对物料性能的要求范围之内。所以经过脱气增密后 的物料提高了体积密度、部分增大了流动性，为满 足干法造粒的要求准备了必要条件。值得说明的是， 脱气增密后的脱硫石膏呈现一定的宏观形状，可以 是条状、棒状或其它形状，这些外观的形状并不会 影响后续的