工业废渣石膏—天然石膏的替代品—兼论工业废渣石膏的资源化利用

一、我国工业废渣石膏现状
　　1-1 我国工业废渣石膏品种及产量
　　石膏（二水硫酸钙，分子式为CaSO4·2H2O）是一种天然矿物，但是人类也能用化学方法人工合成，在工业化进程中，生产磷胺，添加剂、柠檬酸，烟气脱硫和各种无机盐等产品，都能排出以二水硫酸钙为主要成分的化学合成石膏，而且绝大部分未被利用，占地堆放，成为危害环境的工业废渣。
　　我国目前产生的工业废渣石膏，按行业和品种共有9种，它们是：脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、盐石膏、味精石膏、铜石膏、氟石膏、钛石膏、添加剂石膏。据不完全调查，每年排出的工业废渣石膏约为：磷石膏1000万吨，脱硫石膏为200万吨，柠檬酸石膏为80万吨，其它种类化学石膏约近100万吨。全年共1380万吨左右，相当于全国天然石膏开采量的35%，如此巨大的工业废渣石膏，如果能很好地开发利用，变废为宝，对人类将是一笔可贵的资源财富，如果不能很好地利用，对环境将造成严重污染，并对电力、化工工业的可持续发展带来严重的影响。
　　随着国家对环境保护力度的增大，对工业废弃物管理也越来越严，处罚力度也越来越大，随着我国工业化进程的加快，经济高速增长，工业废渣石膏也越来越多。以脱硫石膏为例，国家规定，新建电厂必须配套脱硫装置，老电厂要逐步配套脱硫装置，以减少酸雨对环境的影响，如能全部实施，我国到2010年将增加脱硫石膏1500万吨左右，再加上其它行业排出的工业废渣石膏总产量可达到3500万吨左右，产量是巨大的。
　　1-2 我国工业废渣石膏的利用现状
我国目前对工业废渣石膏的利用已经开始，但总体讲，利用工业废渣水平和利用率非常低，用量不到排出量的3%，约30万吨左右，用途主要有以下几个方面：
　　　(1)经漂洗烘干后用于水泥工业做缓凝剂；
　　　(2)经漂洗甩干后用于生产普通β型石膏粉，并生产石膏砌块、大板等石膏制品；
　　　(3)直接用于农业，做土地的改良剂；
　　　(4)直接用于筑路材料；
　　　(5)用磷石膏做原料，生产硫酸和水泥。
　　1-3 国外工业废渣石膏应用情况
　　国外工业废渣石膏应用最好的国家应首推日本，其次欧洲。由于日本是一个矿产资源及其贫乏的国家，无天然石膏资源，所以，日本工业废渣石膏（主要是脱硫石膏和磷石膏）全部利用，基本上全部用于建筑制品（石膏砌块、各种石膏板、抹灰石膏等），每年还要从泰国进口大量天然石膏。
　　美欧在工业废渣石膏利用方面做的也很好，脱硫石膏占到90%，几乎所有的脱硫石膏、磷石膏也全部或部分用于建筑制品，笔者曾到德国考察，他们电厂产生的脱硫石膏主要用于纸面石膏板，石膏砌块，粉刷石膏等制品，已基本消除对环境的污染，转变成为可利用资源。
美欧除了脱硫石膏、磷石膏外，其它类型的工业废渣石膏很少，压力比中国相对小。
二、工业废渣石膏处理的紧迫性及其途径
　　2-1 处理工业废渣石膏的紧迫性和必要性
　　巨大的工业废渣石膏的排放，现阶段已对我国环境造成了很大危害，这种危害随着工业废渣石膏排放量的增加而日趋严重，国家法规政策的处罚（罚款）也越来越严。工业废渣石膏已对城市水源、河流污染，例如：宁夏某厂的磷石膏堆场正好处于银川市水源上游，有机磷和无机磷渗入地下，对银川市水源造成危害，一遇大雨，磷石膏随河水冲进黄河，对黄河造成污染；又如四川某企业，每年排出近80万吨的工业废渣石膏 磷石膏，早已堆积如山，占地数百亩。这种现象太多，不一一赘述。我国工业废渣石膏已到了非处理不可的地步，如再不重视处理，将直接严重影响到企业的发展和生存。
　　中国是一个经济高速发展的国家，对天然矿产资源的依赖性越来越大，虽然中国石膏储量丰富，天然矿产资源并不是取之不尽用之不竭的东西，而是挖一点少一点，石膏也不例外，我国湖北应城石膏经过百年的采挖，现已基本枯竭，其他地方也有类似情况，这给我们敲响了警钟，过度开采天然资源，将不利于我国经济的可持续发展，反而对经济发展和环境起到负作用。
保护环境，可持续发展是我国加速工业化进程的必由之路，实现可持续发展，就必须将大量的工业废渣石膏当做资源来加以利用和研究开发，全国每年排放的工业废渣石膏约1380万吨，如果将其全部利用，就相当于我国增加了年产30万吨石膏矿井40个，等于每年节约了1380万吨天然石膏矿产资源，对于我国石膏工业的可持续发展，对于子孙后代都具有非常重要的意义。
　　2-2 工业废渣石膏的处理方式
　　工业废渣石膏数量如此之大，零打碎敲，不成规模，解决不了问题，纵观我国天然石膏应用领域及国外工业废渣石膏的广泛应用的领域，就可以看出，建材工业及新型建材制品行业是应用石膏最广泛、用量最大的领域，是解决工业废渣石膏的根本出路。
我国水泥产量已突破5.0亿吨按吨水泥4%用量计算，需用天然石膏近2000万吨，如果有20%产量使用，也能达到400万吨。安徽铜陵和蚌埠柠檬酸石膏经处理后用于水泥工业以及用于生产各种建材制品。
　　各种工业废渣石膏经过脱水前处理或不处理（直接方式）都可用来生产制作各种石膏制品，例如：山东泰和集团，纸面石膏板加30%磷石膏，掺入部分脱硫石膏可生产纸面石膏板。同时还可用于石膏砌块、条板、粉刷石膏、自流平石膏、嵌缝石膏和腻子的生产。山东青岛、四川龙蟒集团、重庆等地已开始使用工业废渣石膏制品，并取得了较好的经济效益。
　　工业废渣石膏有些可用于改良农田，例如：磷石膏、脱硫石膏等，有些地方将工业废渣石膏用于修建公路和高速公路的路基垫层。
三、工业废渣石膏处理的最新技术和发展
　　3-1 存在问题
　　在各种类型的工业废渣石膏中，由于含有许多有害成份，而不能直接利用。直接用传统的方法，用传统的工艺和设备（即用天然石膏的生产工艺和设备）是不能够生产出符合国家标准和质量的石膏粉），因为各种工业废渣中，含有少量但对石膏粉性能影响极大的残留物，如：磷石膏中的有机和无机磷，氯化盐，柠檬酸石膏中的残留酸，都影响到石膏粉的质量，强度上不去，达不到国标中优等品水平（抗折强度2.1MPa），或凝结时间太长（超过30分钟），工程中无法使用，或用制作的石膏制品强度很低，指标上不去等，严重地影响了工业废渣石膏的使用。有的企业对磷石膏先进行漂洗，洗去其中的磷等杂质，这样虽然质量有所提高，但又带来二次污染，洗涤污水无法处理，且需大量水（每洗1吨渣需2.5吨水），不符合国家产业政策，同时给生产带来复杂性，并致使成本上升。