知识普及:脱硫石膏

脱硫石膏

脱硫石膏是一种二水硫酸钙含量较高、细颗粒、含有一定游离水的再生石膏资源。在环保意识日益增强的时代,它的价值越发明显。随着国家改革法规的颁布和实施,国内很多燃煤热电厂纷纷建立烟气脱硫装置,脱硫石膏的产量也在快速增长,它的应用已提到日程上来。脱硫石膏与天然石膏都是二水硫酸钙,其物理、化学特征有共同规律,煅烧后得到的建筑石膏粉和石膏制品在水化动力学,凝结特性、物理性能上也无显著的差别。但作为一种工业副产石膏,它具有再生石膏的一些特性,和天然石膏有一定的差异。经初步应用体会到在原始状态、机械性能和化学成分特别是杂质成分上与天然石膏有所差别。导致脱水特征、易磨性及煅烧后的建筑石膏粉在力学性能、流变性能等宏观特征上与天然石膏有所不同。

脱硫石膏的质量:

脱硫石膏是对含硫燃料(煤、油等)燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理而得到的工业副产石膏。其形成过程是:通过除尘处理后的含硫烟气导入吸收器中,细石灰或石灰石粉形成料浆,通过喷淋方式在吸收器中洗涤烟气,与烟气中的二氧化硫发生反应生成亚硫酸钙(CaSO3•0.5H2O),然后通入大量空气强制将亚硫酸钙氧化成二水硫酸钙(CaSO4•2H2O),从吸收器中出来的石膏悬浮液通过浓缩器和离心脱水,最终产物为二水石膏含量较高,残余水量在10~20%的潮湿、松散的细小颗粒。

知识普及:脱硫石膏

脱硫石膏的品位较高,在化学成分特别是在杂质成分上与天然石膏有所差异。由于燃烧过程中使用的燃料(特别是煤)和洗涤过程中使用的石灰/石灰石,在脱硫石膏中常有碳酸盐、二氧化硅、氧化镁、氧化铝、氧化钠(钾)等杂质,某些杂质在超过一定含量时,会影响石膏制品的质量。如某脱硫石膏制品,在较潮湿的环境中,表面曾发生“反霜”现象,该“霜”经过化学分析,其中含MgO,CaO,SO3,x-衍射测出主要物相是MgSO4•4H2O。它的形成是:制品中的MgSO4为可溶性物质,可从制品内部析到表面,当遇到空气中湿度较大时,吸潮而成镁盐,另外当Na2O,K2O含量较高时,也会形成Na2SO4。不同结晶水的盐类如Na2SO4•10H2O(俗称芒硝)或CaSO4•K2SO4•H2O复盐,都会析至制品表面而成白色结晶。这种返霜(返碱)现象不仅影响制品外观,严重的是它会影响石膏与复面层的粘结,如使纸面石膏板护面纸和膏芯脱离,石膏砌块制品的涂料层表面粗糙甚至脱落,造成产品质量问题。

其他杂质如颗粒较小的Fe和未完全燃烧的煤粉颗粒会影响制品的白度和粘结性能。

目前国内尚无脱硫石膏的质量标准,各企业暂参考欧洲标准执行,其欧洲标准中列举的化学成分较多,限量要求范围也较严格,至于是否完全符合国情,尚待各应用部门实践后证实。总之脱硫石膏的质量要求应引起使用者的高度重视。

脱硫石膏的欧洲标准。

脱硫石膏的颗粒大小与级配

脱硫石膏虽是细颗粒材料,但是比表面积相对较小。例如北京石景山电厂脱硫石膏其颗粒从5.0μm~149μm范围,多集中在44.0~60.0μm之内,粒度分布曲线窄而瘦,其比表面积在450cm2/g左右,脱硫石膏粉体虽细但比表面积很小,这种颗粒级配会造成煅烧后建筑石膏加水量不易控制,流变性不好,颗粒离析、分层现象严重,制品容重会偏大、不均,严重时会影响纸面石膏板的板芯粘结以及其他制品的和易性和保水性能,给生产操作带来困难。为解决粒度级配和提高比表面积问题,可以从生产工艺上着手。一个办法是将煅烧后的脱硫石膏增加“磨细”措施,根据煅烧设备选择合适的粉磨设备,如立式磨,功力磨等;另一个办法是在选取具有“击碎”性能的煅烧设备,在煅烧过程中完成脱水和改变粒级的两项任务。例如美国的Delta磨,德国的沙司基打磨,以及国内正在研制的斯德炉都具有这两个功能。上述石景山电厂脱硫石膏在斯德试验炉中煅烧后,其颗粒范围及细小颗粒都增多了,颗粒从0.2~149μm,多集中在10.0~37.0μm之内,粒度分布曲线比上者宽了许多。

结晶水:

半水石膏中理论结晶水含量为6.2%。对于90%脱硫石膏(含CaSO4•2H2O90%)百分百脱水成为半水石膏时,其结晶水的含量应在5.5%左右。通过测定煅烧产品的结晶水含量,初步判断煅烧状况,例如测定的结晶水为3~3.5%,定性判断出半水含量少,无水含量大;若测定的结晶水在6~7%时,说明二水含量大。至于各相的具体含量,还要经过相分析检测结果。但可以定性判断煅烧温度的高或低,可以立即调整煅烧温度,指导试生产。

料浆的物理性能:

半水石膏有很强的水化活性,一般5~6分钟开始水化结晶,30分基本上水化成二水化合物,两个小时内全部转变为二水石膏相。因此用料浆标准稠度和凝结时间来判断其水化性能。当煅烧出的产品标稠较大,凝结时间较快,而硬化后制品强度较低,膨胀率较大时,初步判断是无水石膏Ⅲ的含量大;若水化速度慢,水化活性较低,可能无水石膏Ⅱs含量大;二水石膏含量较高时,料浆的凝结时间加快。因此从料浆的物理性能的测试过程中也可初步判断煅烧的程度。二水石膏品位 、煅烧质量、物料粒度等因素都与最终产品的强度有关,脱硫石膏的二水石膏含量较高,若煅烧质量优良,物料颗粒级配合理,其制品的强度应是较好的。

陈化问题:

刚煅烧的建筑石膏粉,由于含有一定量的无水石膏Ⅲ,Ⅱs和未脱水的二水相,物相组成不稳定,内含能量较高,分散度大,吸附活性高,从而会出现料浆的标稠需水量大,凝结时间不稳定,制品强度低等现象。解决办法是尽量将AⅢ,DH转化成半水,这个趋向半水的转化过程就是陈化。即在潮湿空气中AⅢ吸收水分,而成半水,熟粉中残余热量也可使二水继续脱水而成半水。其条件是:建筑石膏粉的吸附水小于1.5%时,是AⅢ转化半水的有效期,若吸附水大于1.5%时,半水就会吸水而向二水转化,因此陈化条件是很重要的。陈化的方法有自然法和机械法甚至添加助剂的强化陈化法。拟根据实际情况选取。

  

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