固體廢物讀書筆記----廢石膏

1、學習必備歡迎下載固體廢物處理與處置作廢石膏處理與處置讀書筆記張霞（22）2010級應化廢石膏處理與處置讀書筆記一、廢石膏了解石膏在生活中的應用廣泛，在醫(yī)學、建筑、工業(yè)、中醫(yī)中皆有涉及，對我們 的生活產生著至關重要的角色。而所有的生產生活活動中，必然會帶來廢石膏的 處理與處置問題。在這個競爭激烈、能源危機、環(huán)境問題日益尖銳的時代，怎樣 合理處理與利用也變得至關重要。廢石膏，以硫酸鈣為主要成分的一種工業(yè)廢渣。 廢石膏呈粉狀，主要成分是 硫酸鈣，含量在百分之80以上，其他成分為硅、鋁、鐵、鎂、鈉、鉀、磷、硫、 鈦、錳、鈰、碳、氟等元素的氧化物。廢石膏的排放量很大，每生產一噸磷酸約 可排出5噸磷石膏。

2、大量廢石膏如不加處置，任意堆存，不但占用大片土地，而 且會污染水體和土壤。這些影響不僅危害環(huán)境，一樣對我們的生命及生活構成威 脅。廢石膏的處理利用最多的用于水泥緩凝劑、石膏板等。為了更好的處理，了解其性質成分不可或缺。廢石膏因來源不同而有不同的 品種，如用磷酸鹽礦石和硫酸制造磷酸產生的廢渣為磷石膏，用氟化鈣和硫酸制取氫氟酸時生成的石膏為氟石膏，用海水制取食鹽過程中產生的石膏為鹽石膏， 用鈦鐵礦石制取二氧化鈦過程中和用廢硫酸進行中和反應所生成的石膏為鈦石 膏，蘇打工業(yè)和人造絲工業(yè)中用氯化鈣和硫酸鈉反應生成的石膏為蘇打石膏等。 廢石膏呈粉末狀，一般以料漿形式排出，顆粒直徑在5150微米之間，硫酸鈣

3、含量一般在80%以上。硫酸鈣通常有三種結晶形態(tài)：二水石膏（CaSO4 2H2O）, 半水石，硬石膏（CaSO4）b在廢石膏總量中，磷石膏占大多數，由于它是工業(yè)廢 渣，化學成分的含量波動范圍很大。各國的利用與技術各有所長，日本是廢石膏利用率最高的國家，如在1956年開始試驗用磷石膏做水泥緩凝劑， 現已大量推廣應用。中國利用廢石膏做水泥 緩凝劑也有較豐富的經驗。磷石膏中含有水溶性五氧化二磷和氟，會對水泥水化 反應產生不良影響，導致水泥凝結過于緩慢，早期強度降低。因此,用作緩凝劑的磷 石膏，可用水洗或石灰乳中和這些雜質。氟石膏、蘇打石膏、鈦石膏作水泥緩凝 劑的性能優(yōu)于磷石膏，應用比較簡便。用廢石膏生

4、產建材制品，主要有兩種加工 方法。一種是以日本為代表的烘烤法制取 P -半水石膏，另一方法是以德意志聯邦 共和國為代表的高壓釜法制取a -半水高強石膏，主要的建材制品是石膏板。中 國近年來也以廢石膏為原料研制石膏板，主要有磷石膏空心條板、氟石膏空心條 板、氟石膏紙面石膏板、鹽石膏纖維石膏板，各種板材技術性能都較好。此外，用 液相轉化的蒸壓釜法制取a -半水高強石膏以及用廢石膏同時生產硫酸和水泥的 方法都有一定的發(fā)展前途。二、廢石膏的不同處理與利用1、新型無機復合促凝劑的應用以無機鹽為主料的復合促凝劑 （記為AC），應用的主要原理是通過降低 漿體中硫酸鈣的濃度，使水泥中的鋁酸三鈣（C3A）進入到

5、溶液中，從而析 出六角板狀的水化鋁酸鈣（C3AH6），再經過化學反應形成鋁酸四鈣晶體(C4AH13)，最終實現了漿體的早強。同時在這一過程中產生的水化熱也加快 了水泥的水化速率。采用“免煅燒脫硫石膏干混砂漿”技術，減少了傳統(tǒng)的石膏煅燒工藝，降低 了生產成本。、運行操作簡單，維護方便、較低的運行成本、輔機較少、較好地 實現了節(jié)能降耗減排。2、工業(yè)副產石膏一脫硫石膏的綜合應用工業(yè)副產石膏是指化工生產過程或廢氣處理過程中產生的以硫酸鈣為主要 成分的工業(yè)性廢渣，也稱為化學石膏。目前，我國的工業(yè)廢石膏主要有磷石膏、 黃石膏、氟石膏、蘇打石膏、乳石膏、鈦石膏、檸檬酸石膏、芒硝石膏和排煙脫 硫石膏等幾大類。

6、工業(yè)廢石膏的基本特點是：數量大，含水量高，粒度細小，一 般以泥漿或泥團形態(tài)排出。將砂子、少量水泥、脫硫石膏與粉煤灰混合，并配以丞華助劑所研制出的免 煅燒脫硫石膏干混抹灰砂漿具有凝結時間短、 拉伸粘結強度高、保水性好及強度 咼等優(yōu)點。脫硫石膏主要應用于生產建筑石膏制品和水泥緩凝劑，同時在石膏砌塊、石膏空心條板、纖維石膏板及紙面石膏板等方面也有著較為廣泛的應用。粉煤灰與脫硫石膏同為電廠排放的固體廢棄物，具有良好的膠凝特性，粉煤灰中含有研發(fā)中心在 實現了工業(yè)的氧化硅和氧化鋁可以提高膠凝體系的強度尤其是后期強度的發(fā)展。 制備砂漿的過程中將脫硫石膏與粉煤灰混合使用起到了理想的效果， 廢棄物的充分利用。3

7、、石膏輕質內隔墻門窗洞口預埋木磚(1)濕石膏深加工聯產無氯鉀肥。我國無氯鉀肥較缺，每年花費大量外匯進口。檸檬酸工業(yè)產生的廢石膏渣質 量優(yōu)于天然石膏，可以通過化學反應將其轉化為硫酸銨， 然后再將硫酸銨轉化成 無氯鉀肥，從而提高石膏的利用價值，創(chuàng)造較大的經濟效益和社會效益。第一步是硫酸鈣轉化成硫酸銨和碳酸鈣， 后者返回中和工序做中和劑。其反 應如下：CaSO4 - 2H2O+ (NH4)2CO3 (NH)2SO4+CaCO3 J +2H2O由于有CaCO3沉淀產生，是不可逆反應，因此反應可進行得相當完全，CaSO4 - 2H2O轉化率98%，硫酸銨得率94%, CaCO3得率98%。工藝流程 見圖

8、2-9-4。第二步是硫酸銨與氯化鉀反應生成硫酸鉀銨(無氯鉀肥)和氯化銨鉀，其基 本反應式如下：(NH4)2SO4+2KCl KNH4SO4+NH4KC12(2)廢石膏渣生產a型半水石膏粉。檬酸廢石膏渣含水量一般在 40%50%,使水分降至30%35%才可直接使用。拓寬了水泥加固技術的 4、工業(yè)廢石膏在地基加固中的應用 利用工業(yè)廢石膏與水泥配合加固地基不僅可以利用廢棄資源、有利于環(huán)境 保護，而且還可以取得單純用水泥難以取得的技術效果、 應有范圍，節(jié)省大量的水泥和資金。選取磷肥廠和合成洗滌劑廠排棄的磷石膏以及生產氫氟酸排棄的氟石膏、生產鈦白粉排棄的鈦石膏、二水石膏和半水石膏5個品種及10余個產地及

9、批量的石膏樣品，采用石膏與水泥的不同比例與軟土拌 和制成。應用的磷石膏經有關部門測定，其本身的放射性和有害物質的含量基本 上都滿足建筑材料衛(wèi)生防護標準，使磷石膏中放射性含量略超5建筑材料用工業(yè) 廢渣放射性物質限制標準6。有關環(huán)保部門進行評價時，考慮到廢石膏加固地基 實際的應用環(huán)境以及加固土與一般建筑材料存在的差別 ，認為該廢石膏仍可以在地基加固中使用。5、工業(yè)廢石膏在水泥生產中的應用工業(yè)廢石膏主要種類及性質111石膏尾礦 石膏尾礦，指石膏礦山采礦過程 中排出的含有雜質的低品位石膏礦石。其石膏含量(二水石膏與無水石膏之和) 一般約55% ,其余為粘土雜質。石膏尾礦礦物組成為二水石膏、 硬石膏、少

10、量石 英、長石、白云石，微量蒙脫石、伊利石、黃鐵礦和有機質等。化學成份主要是 CaO 和 S03,次為 Si02、AI2O3 和少量 Fe2O3、MgO、K20、Na2O 等。112 硬石膏 在開采鐵礦等礦藏的過程中，會排放出大量伴生硬石膏。主要礦物是0型無水石膏，有時混有少量二水石膏、碳酸鹽或粘土等雜質。硬石膏結晶良好，比二水石膏致密而堅硬,CaSO4含量一般在80%以上,品質優(yōu)良。其化學成份主 要是 CaO和 SO3,次為 SiO2、Al2O3、Fe2O3 和極少量 K2O、Na2O、T iO2 等。 我國硬石膏資源豐富,約占石膏資源總量的50%,主要分布在長江流域。113化 學石膏化學石

11、膏是指化工、電力、冶金等行業(yè)排出的，主要成份為硫酸鈣的工 業(yè)廢渣?；瘜W石膏主要包括磷石膏、氟石膏、硼石膏和脫硫石膏。磷石膏是生產 磷酸、過磷酸鈣和磷胺時，磷酸與硫酸作用產生的硫酸鈣變體。每生產1t磷酸,消耗2t硫酸，同時產生5t磷石膏。磷石膏中含有 95% 98%的二水石膏，含 110% - 115%的P2O5和013%的氟。氟石膏是螢石精粉和98%的濃硫酸制造 氫氟酸時所產生的廢渣,每生產1t氫氟酸要排放316t無水氟石膏。從反應爐中 排出的氟石膏主要為0型無水石膏，堆放3個月后成份變成以二水石膏為主。 氟石膏中含80%95%的硫酸鈣，雜質有氟石(015% 510%)和SiO2( 115%

12、410%),其余雜質總共不超過3% 5%。工業(yè)廢石膏作水泥緩凝劑，工業(yè)廢石膏作水泥礦化劑。6、廢紙面石膏板處理工藝采取措施將廢紙面石膏板進行回收利用，以減少環(huán)境污染和資源浪費。廢石膏板的回收利用主要有2種方法：一種是將廢石膏板進行燃燒，去除外層護面紙， 然后將廢石膏破碎，再重新利用，但是這種方法不能利用外層護面紙， 而且燃燒 會造成污染。另一種是將廢石膏板破碎，將石膏芯與護面紙分離，然后重新用于 制造石膏板，這樣既減少了環(huán)境污染，又能降低生產成本。在國外，相繼研制出 了機械設備對廢石膏板進行處理。采用兩步法破碎并徹底分離，分離后的紙張和石膏可以直接應用石膏板的生 產過程中。漆工藝流程如下：gy

13、州石膏程Ir 平怪帶機 T旋顧 獻找S 1 麗良帶機 1 *拭|麗刖送機冃麗可亠寒科斗主要設備：進料皮帶機、與破碎機、皮帶輸送機、除鐵器、捶磨機、雙螺桿輸送機、滾 筒篩、收成系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。(£4 «機nW*出口圖j譴儒i三蘭垂運三茄三、各種石膏煅燒設備的特點與淺析1. 國內外石膏煅燒概況：石膏石或工業(yè)副產石膏是以二水硫酸鈣形式存在，其分子式中有兩個結晶 水，只有脫去一個半結晶水生成半水硫酸鈣才有膠凝性質。脫去結晶水的過程即 為石膏煅燒。石膏的煅燒主要有干法和濕法兩大類， 前者是在干燥條件下脫水而 成，；半水石膏為主的建筑石膏；后者是在飽和水蒸氣壓力下“煮成”半水石膏， 也

14、叫高強石膏。建筑石膏的生產采用干法煅燒石膏工藝，其種類繁多，按加熱 方式，分為間接加熱和直接加熱：按煅燒脫水速度，分為慢速煅燒和快速煅燒； 按出料方式可分為間歇和連續(xù)兩種。2. 常用煅燒方式及設備簡述：1. 1連續(xù)炒鍋：是帶有橫穿火管的直園形鍋體，由鍋外壁、鍋底及火管將熱量傳遞給鍋內二水石膏，并靠機械攪拌和石膏脫水所產生的水蒸汽及循環(huán)熱氣 體的攪動，而呈現流態(tài)化狀態(tài)，在此狀況下二水石膏脫水而成半水石膏， 借助溢 流原理連續(xù)出料。鍋內物料溫度在 150。C左右，物料煅燒時間11. 5小時。 屬于低溫慢速煅燒方式。連續(xù)炒鍋煅燒石膏在國內外，都是成熟技術，生產穩(wěn)定， 易操作，產品質量均衡有保證。適合

15、煅燒粉狀石膏，若用于工業(yè)付產石膏，需增 設一套氣流干燥裝置，以除去10%以上的游離水。炒鍋可用固體、液體、氣體 燃料。燒煤連續(xù)炒鍋熱耗在2730萬仟卡/噸半水石膏左右，若煅燒含 10%左 右的工業(yè)付產石膏，其能耗在 36. 37萬仟卡/噸半水石膏。1. 2內加熱管式回轉窯：回轉窯內設有許多內管，管內通熱蒸汽或導熱油，物料在窯內間接受熱，料在窯內停留時間較長，屬低溫煅燒，產品質量均衡穩(wěn)定。 日本的部分公司采用此法煅燒天然和工業(yè)副產石膏。 我國山東從國外引進了一套 蒸汽煅燒設備，這種方法對于有蒸汽氣源的地方較合適。據日本資料介紹，煅燒1噸二水石膏需耗0. 94噸蒸汽，折算后每噸建筑石膏，熱耗約為

16、56萬千卡左 右，能耗偏咼。1. 3沸騰爐：立式直筒狀容器，在底部裝有一個氣體分布板，工作時使氣 流從底部均勻進入床層，床層內裝有大量的加熱管，管內介質為飽和蒸汽或導熱 油，石膏顆粒進入爐膛后，遇熱呈流態(tài)狀，同時熱量通過管壁傳遞給管外處于流 態(tài)化的石膏粉，使之沸騰脫水分解。這一煅燒工藝是國內二十世紀八十年代為配 合紙面石膏板生產自行研發(fā)制造的。 該設備采用低溫煅燒，石膏不易過燒，只要 料流穩(wěn)定，出料溫度控制適宜，成品大部分均為半水石膏。近年來山東地區(qū)應用 較多，產品多供紙面石膏板生產線和其它制品。沸騰爐設備小巧，生產能力大，結構簡單，設備緊湊，占地少，能耗較低。如產量 12t/hr沸騰爐，熱耗

17、約為 22萬千卡/噸成品，本身的熱效率在 95%以上，使用蒸汽時熱效率5767%, 導熱油67"-'76 %，此爐操作方便，基建投資省，運行費用低，如lot /hr 一套沸騰爐投資約180"-"200萬元，20t/hr 一套沸騰爐投資約為300萬元。目前國 內的沸騰爐主要應用于煅燒天然石膏，因爐內沒有強制性的攪拌裝置，有限的氣流無法將成團的濕料吹散，料中游離水不能過高，一般控制在5%以內。對于煅28- 一 29萬千卡/噸成品之內，還是燒游離水10%左右的工業(yè)付產石膏，需要加一套氣流烘干裝置，這樣增加了設 備投資，也增大了熱耗，但總熱耗估算在偏低的。2. 直

18、接加熱方式：或稱氣流煅燒 氣流煅燒即熱氣體與粉料直接接觸， 方式熱利用合理，設備緊湊，使用簡單，二水石膏迅速脫水而成半水石膏。這種 功效高，適用天然石膏和工業(yè)副產石膏。德國沙司基打及美國BMH公司都有這種設備，前者叫沙司基打磨，后者稱 Delta 磨。俗稱“氣流煅燒磨”，這種“磨”采用高速旋轉的錘子將物料拋起并擊碎、 擊細，同時與氣流相匯，完成干燥、煅燒的過程。上述兩個設備中錘體的安裝方 式，錘頭的數量，分級器放置的方向等有所不同，但其工作原理是相同的。6t / hr 煅旋風分離器和強2. 1沙司基打磨：已在德國，美國，挪威，荷蘭，印度，韓國等國建立了 不同規(guī)模的生產線，已有從2t /hr 一

19、 30t /hr不同規(guī)模的系列產品，可用氣體、 液體（油）做燃料，從資料介紹，當煅燒品位95%的天然石膏，每噸產品熱耗為： 24萬千卡/噸，電耗：30KW h噸。為就地消化本企業(yè)煙氣脫硫裝置排放出來 的脫硫石膏，北京國華杰地公司從德國沙士基打公司配套引進了一套 燒脫硫石膏的設備，該套設備由帶兩個高速旋轉轉子的煅燒爐、該煅燒設備外形體制式陳化等主要設備組成?，F己運轉2"-'3年，燃料為重油，屬生產初期尚未達 到設計能力，產品可滿足同樣是引進德國砌塊生產線的需求。 積較小，噪聲低，構造簡單緊湊，產品質量較均衡。該磨在充分消化吸收后，在 國內應有較好的發(fā)展前景。2. 2Delta磨

20、：該磨是沖擊磨，水平方向有兩個室，一個錘磨轉子室，一個 是分級器室。料先進入錘磨室，高速旋轉的錘子將料打散并“擊細”，同時與熱氣流相匯，進行干燥和煅燒，熱煙氣將磨細了的料帶入系統(tǒng)內的分級器，旋轉葉片將較大的顆粒甩回錘磨室繼續(xù)粉磨，合格細料經高溫收塵器收入料倉。據資料 介紹，這種磨在煅燒80%天然石膏，游離水3%時的熱耗為22. 0萬千卡/噸成 品,若用于10%游離水的脫硫石膏（90 %以上）則熱耗大約為28"-30萬千卡/噸 成品。據BMH公司介紹此磨設計合理，功效高，設備運行率高故障少。產品的細 度可調節(jié)，設備緊湊占地少，熱效率高，能耗低，煅燒的建筑石膏均勻一致，特 別適用于煅燒工

21、業(yè)副產石膏。2. 3斯德動態(tài)煅燒爐：是國內自行研發(fā)的氣流煅燒裝置。外形為立式圓柱 體，底部帶有打散器的立軸與電機相聯，產生旋轉運動，一個側面的中下部進料， 另一側面下部通入熱風，頂部出料至捕集器進行氣固分離后機械輸送至儲料倉。 基本原理是：物料和熱氣體快速混合，在爐體軸向產生旋轉運動，使物料與熱載 體急速換熱，達到二水石膏脫水的目的，這種方式也可稱旋流式煅燒。特點是： 連續(xù)作業(yè)，熱交換速度快，從進料到出料僅需幾秒鐘。該技術是東北大學在多種 干燥與煅燒設備的基礎上，開發(fā)的石膏煅燒方式。已建立小型工業(yè)化實驗裝置， 并對脫硫石膏、磷石膏進行了煅燒試驗，取得了定的技術參數；并在試驗研究 的基礎上設計了

22、兩種工藝路線：一種為“一步法”即將干燥與煅燒合為一步，在 同一個設備內完成；另一種為兩步法，干燥和煅燒分別在兩個設備內完成。目前， 第一套年產5萬噸的一步法煅燒脫硫石膏的裝置已經在北京安裝完畢，正在等待 試車。2. 4彼特磨：也是一種氣流快速煅燒設備，是集研磨一干燥一煅燒為一體的煅燒設備，是德國CLAUDISPETEF公司研制的，簡稱彼特斯磨。它是一種環(huán)形 球磨機，磨機最底部為主傳動裝置，帶動下研磨盤旋轉，磨盤上有多個直徑 Q600- 80011咖的空心園球，園球上方是不旋轉的上研磨盤。石膏從上側部進料 管送入研磨體的中心部位，（進料粒度最大可達60毫米。）在離心力作用下，將 物料向外推動，推

23、至球體下部與磨環(huán)之間被粉碎和研磨。 與此同時500"-,600 C 的熱氣體由磨體下側方通入磨內，使石膏與熱氣流直接接觸而迅速脫水而成建筑 石膏。這種磨可煅燒天然石膏或天然石膏和工業(yè)付產石膏混合的石膏。它的特點是：設備體積小，生產效率高，能耗低，產品質量穩(wěn)定，適合大型連續(xù)生產的石 膏制品生產線。是應用成熟的石膏煅燒設備之一。國外己有16,- 一 52t/hr的系列產品，根據資料介紹，目前世界上已有近90臺在運轉使用。國內BNB尬司 已引進二臺30t /hr和一臺40t /hr。磨機用于紙面石膏板生產線。煅燒天然石 膏時能耗在24"27萬仟卡/ t產品之間。3. 直熱式回轉窯

24、：熱介質與石膏物料直接接觸使之脫水而成半水石膏或無 水石膏。石膏在小角度傾斜園筒中旋轉前進，熱介質與其同方向或反方向運動，在運動過程中完成 石膏脫水，連續(xù)喂料及出料即為連續(xù)作業(yè)，由于直火、要比外燒回轉窯熱效率高，燃料可用氣、油、 煤。近幾年在河北、山東等地均有不同規(guī)模的回轉窯生產，己投產的有 45噸，小時，14噸，小時 的幾條生產線，每小時近30噸的大型內燒式回轉窯即將投產。已生產的直熱式回轉窯都是煅燒天然石 膏，燃料為煤，煅燒能耗約在2223萬仟卡/噸成品，產品質量以順流式較好。直熱式回轉窯煅燒天 然石膏是可行的，若煅燒工業(yè)付產石膏，在煅燒前不必進行干燥處理，但窯體應有一定長度的干燥帶， 排濕和收塵要重點設計。近期在河南建成的一條以磷石膏為原料的生產線已試運轉，煅燒脫硫石膏的工業(yè)性試驗也在進行中。估算煅燒脫硫石膏熱耗應低于30. 0萬仟卡/噸成品?；剞D窯設備結構較簡 單，是國內成熟設備