近幾年,脫硫石膏(及其他工業(yè)副產(chǎn)石膏)在各種工業(yè)中的開發(fā)使用越來越多。它與天然石膏還是有很多不同之處的,今天我們來介紹下天然石膏和脫硫石膏區(qū)別。
天然石膏和脫硫石膏相同之處:天然石膏和脫硫石膏(及其他工業(yè)副產(chǎn)石膏)的主要化學(xué)成分都是二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)。
天然石膏和脫硫石膏區(qū)別:
兩者定義不同
天然石膏是自然界中蘊(yùn)藏的石膏石(含石膏和硬石膏),它是一種重要的非金屬礦產(chǎn)資源。從古至今石膏用做中醫(yī)藥,早被人們所熟知。明代李時珍在《本草綱目》中記載,石膏主治“中風(fēng)寒熱,心下逆氣驚喘,口干舌燥,不能息,……”,生活中石膏可用于制作豆腐的凝結(jié)劑。我國天然石膏礦蘊(yùn)藏豐富,品味高,沒有放射性污染。天然石膏礦石經(jīng)開采、選礦、煅燒、球磨、陳化成為建筑石膏,為國際通用的綠色環(huán)保建材,在發(fā)達(dá)國家應(yīng)用非常普及。
脫硫石膏又稱排煙脫硫石膏、硫石膏或FGD石膏,主要成分也是二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)。煙氣脫硫是國際公約《京都議定書》中為減少大氣中酸雨的危害而采取的一種減排措施,燃煤煙氣中的硫組分與脫硫劑--石粉(主要成分是CaCO3)反應(yīng)生成的石膏,人們稱它為脫硫石膏(同樣,用磷礦石與硫酸反應(yīng)生產(chǎn)磷肥或磷酸而產(chǎn)生的石膏人們叫它磷石膏)。
天然石膏和脫硫石膏區(qū)別有以下幾點(diǎn):
脫硫石膏呈較細(xì)顆粒狀,平均粒徑約40~60μm,呈短柱狀,徑長比在1.5~2.5之間,顏色呈灰黃或土黃色,二水硫酸鈣含量較高的在90%以上,含游離水一般在10%~15%,其中還含重金屬、飛灰、有機(jī)碳、碳酸鈣、亞硫酸鈣及由鈉、鉀、鎂的硫酸鹽或氯化物組成的可溶性鹽等雜質(zhì)。
煙氣脫硫雖然對減輕大氣中SO2的污染起到了一定的作用,但產(chǎn)生脫硫石膏這樣的副產(chǎn)物,而這些脫硫石膏含有大量雜質(zhì),松如豆腐渣,呈弱酸性,PH值為3.0~5.5,主要污染因子是石灰石、亞硫酸鈣、石膏及煤中的重金屬及F、Cl、Cd、Hg、Pb、Ni、As、Se、Cr等,其中煤中的這些元素在爐膛內(nèi)高溫條件下進(jìn)行一系列的化學(xué)反應(yīng),生成了多種不同的化合物。一部分化合物隨爐渣排出爐膛,另外一部分隨煙氣進(jìn)入脫硫裝置吸收塔,雜質(zhì)不斷濃縮,從而使脫硫石膏中的雜質(zhì)含量很高。雜質(zhì)主要包括懸浮物、過飽和亞硫酸鹽、硫酸鹽以及重金屬。其中部分重金屬離子是國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中要求控制的第一類污染物,對環(huán)境有很強(qiáng)的污染性。其抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等都無法與天然石膏相比,再利用的價值不大。最終不得不作拋棄處理,堆積如山。占用大量土地,而這些被拋棄的脫硫石膏天長日久、風(fēng)吹日曬后散發(fā)出陣陣硫酸味。
脫硫石膏作為一種工業(yè)副產(chǎn)石膏,與天然石膏在顆粒大小、雜質(zhì)成分、晶體形狀、脫水性、易磨性及熟粉的力學(xué)性能、流變性能等特征方面與天然石膏存在巨大差異。通過X射線儀器分析,脫硫石膏的晶體結(jié)構(gòu)比天然石膏要差得多,這種現(xiàn)象就是因部分碳酸鈣顆粒存在于石膏顆粒當(dāng)中的緣故。天然石膏經(jīng)粉磨后的粗顆粒多為雜質(zhì),由于脫硫石膏與天然石膏的形成過程不同,其粗顆粒多為二水硫酸鈣,而細(xì)顆粒多為雜質(zhì),其特征與天然石膏正好相反。天然石膏在加工建筑石膏時,顆粒一般不超過200目,結(jié)晶水含量隨粒度的增大而減?。幻摿蚴嗟牧6却笮》秶^為集中,并沒有大量的細(xì)粉存在,顆粒分布很窄,主要集中在20~60μm之間,級配遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于天然建筑石膏。脫硫石膏煅燒后的晶體形態(tài)類似于二水脫硫石膏,只是顆粒變小,其分布特征并沒有多大改變,級配依然不是很好,顆粒比表面積較天然建筑石膏要小得多,因此脫硫建筑石膏的流變性和觸變性不如天然建筑石膏。脫硫建筑石膏應(yīng)用時易產(chǎn)生顆粒離析分層、粘結(jié)性能不好、制品容重偏大的問題。
在一定細(xì)度范圍內(nèi),脫硫建筑石膏制品的強(qiáng)度隨細(xì)度的提高而提高,但超過一定值后,強(qiáng)度反而會下降。標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增大,使脫硫石膏在水化過程中的飽和度增大,飽和度超過一定值后,石膏硬化體就會產(chǎn)生較大的結(jié)晶應(yīng)力,導(dǎo)致制品易開裂。過細(xì)的顆粒也會增加石膏制品的溶解速度,對耐水性產(chǎn)生不利影響。
脫硫石膏不能保證石膏砌塊生產(chǎn)所必須的石膏純度保持恒定,尤其是飛灰和氯離子的含量,這樣會使砌塊經(jīng)夏天吸潮后泛堿,膩?zhàn)用撀洌?p style="text-indent: 2em;">脫硫石膏中的另一雜質(zhì)——重金屬離子會破壞石膏的晶體結(jié)構(gòu),使石膏砌塊喪失80%以上的強(qiáng)度,使墻體成為“豆腐渣”。可溶性鹽吸潮后水化使石膏砌塊墻體呈酸性,嚴(yán)重腐蝕鋼筋。
脫硫石膏富集了燃煤中的放射性物質(zhì),一般都有較大的放射性,很難通過工業(yè)方法消除,非常不適合做建材應(yīng)用。
以上是理論狀態(tài)下天然石膏和脫硫石膏區(qū)別,但是在實(shí)際脫硫操作過程中電廠不把脫硫石膏作為產(chǎn)品控制質(zhì)量,在煙氣檢查時會多投放石粉使煙氣脫硫完善,則脫硫產(chǎn)物里石粉含量增大,脫硫石膏的硫含量大大降低,使脫硫石膏制品后期強(qiáng)度大大降低,狀如豆腐渣;煙氣檢查不嚴(yán)格時,又為了降低脫硫成本少投放石粉,使脫硫石膏中二氧化硫、三氧化硫、亞硫酸含量加大,使石膏制品酸大,腐蝕石膏晶體結(jié)構(gòu),使墻體成為“豆腐渣”,并嚴(yán)重腐蝕鋼筋。冬天房間密閉干燥時會有刺鼻的硫磺氣味。因?yàn)槊摿蚴嘀械闹亟饘匐s質(zhì)會使催化劑中毒,在生產(chǎn)石膏砌塊時不能添加水泥、耐水粉等添加劑,其制品的強(qiáng)度及耐水性受很大的制約,不能滿足墻體的使用性能要求。在石家莊卓達(dá)某項(xiàng)目、保定某小學(xué)教學(xué)樓項(xiàng)目、衡水景縣某辦公樓項(xiàng)目等個別項(xiàng)目使用了脫硫石膏砌塊,經(jīng)過夏天潮濕天氣都出現(xiàn)了膩?zhàn)用撀?,石家莊科大某項(xiàng)目使用脫硫石膏砌塊致瓷磚脫落。
純天然石膏的強(qiáng)度和耐水性能也不是很好,只適合做一些裝飾材料如天花板、紙面石膏板等,作為墻體材料生產(chǎn)石膏砌塊也存在一些強(qiáng)度低、耐水性差等特點(diǎn)而不能大面積的推廣應(yīng)用。