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，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，我國二氧化硫污染相當(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)濟技術(shù)方面的原因，我國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，酸雨面積逐年擴大，對生態(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)?？偩衷谛侣劙l(fā)布會上透露，2005年全國二氧化硫排放總量2549萬t，居世界之首。其中，火電廠二氧化硫排放量占全國總排放量的一半以上。我國的能源構(gòu)成以煤炭為主，其消費量占一次能源總消費量的70％左右，這種局面在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)不會改變。因此抓住電力工業(yè)二氧化硫排放這一主要問題并加大治理力度，在很大程度上可緩解我國二氧化硫排放失控的狀態(tài)。

目前，國內(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)品對環(huán)境無害、便于綜合利用，因而被廣泛使用。我國從20世紀(jì)90年代開始在多家火電廠采用石灰石-石膏濕法對煙氣進行脫硫。經(jīng)過多年的運行，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發(fā)與利用方面積累了成功的經(jīng)驗。因此，今后我國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)計到2010年將達(dá)到850萬t以上。加強對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，不僅是對火電廠實現(xiàn)煙氣脫硫目標(biāo)的有力促進，同時也符合我國加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和建設(shè)節(jié)約型社會的要求。本文研究來自不同區(qū)域的15個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，分別來自內(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)會對石膏顏色有所影響，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)除塵器運行不穩(wěn)定，含有較多細(xì)粒粉煤灰的煙氣進入吸收塔時，顏色為灰色。

2 顆粒級配分析

對采集到的15個樣品按照德國工業(yè)協(xié)會（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行顆粒粒度測定。

由于對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，這樣也不易對煙氣脫硫系統(tǒng)造成機器磨損，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

通過掃描電鏡對脫硫石膏的粒度及顆?；瘜W(xué)成分進行了初步分析。

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分配測試結(jié)果相符。從能譜對脫硫石膏樣品的元素分析來看，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，種類未必相同。

因此，從電鏡掃描圖片來看，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)晶水含量測定

從以上脫硫石膏純度來看，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，收集的電廠脫硫石膏含水率在10％以內(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。若石膏水分過高，不僅影響脫硫系統(tǒng)和設(shè)備的正常運行，而且對石膏的儲存、運輸及后加工等都會造成一定的困難，因此，應(yīng)對其加以控制。

5 化學(xué)成分分析

脫硫石膏樣品分析分別由中國地質(zhì)大學(xué)分析室和建筑材料認(rèn)證中心提供測試數(shù)據(jù)，目前中國地質(zhì)大學(xué)已提供測試結(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，由于無保護的石膏類制品對風(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石膏中的氯化物含量有要求。半水亞硫酸鈣含量的多會導(dǎo)致脫硫石膏含水量大，半水石膏吸水率高。做水泥緩凝劑有時還會影響水泥凝結(jié)時間和強度。

因此，超量時須增設(shè)水洗、分級、中和等凈化、脫水設(shè)施，對脫硫石膏進行凈化處理。

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，對脫硫石膏的易磨性影響很大。其含量高會降低粉磨效率、增加粉末成本。這些不宜磨碎的大顆粒，還會影響石膏的應(yīng)用范圍。氧化鐵會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)定方法測定。

7 結(jié)論

本文通過對采集我國不同地域煙氣脫硫石膏樣品，對其物理化學(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，長徑比較小，外觀較為規(guī)整。

（2）從粒級分配來看，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)均明顯低于我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，脫硫石膏的環(huán)保性能是安全的。