裝成標準的火車車廂,可繞地球赤道兩圈——目前,我國大型工業固體廢棄物之一的工業副產石膏存量巨大,已超過5億噸,不僅侵占大量土地資源,而且由于風蝕雨蝕,造成對大氣、水系及土壤的嚴重污染。如不盡快加以科學利用,對環境的污染將會與日俱增。浙江中材工程設計研究院有限公司西南分院院長方炎章對我國工業副產石膏的自動化控制集成技術及產業化應用頗有研究,日前,他就工業副產石膏的有效利用、增加產品附加值等方面回答了記者的提問。
堆積成山的副產石膏
記者:什么是工業副產石膏?對其加強綜合利用有什么重要意義?
方炎章:工業副產石膏是指工業生產派出的以硫酸鈣為主要成分的副產品的總成,又稱化學石膏、合成石膏。工業副產石膏的種類有:磷石膏、氟石膏、芒硝石膏、檸檬酸石膏、鹽石膏、鈦石膏、硼石膏、陶瓷廢模石膏、酒石酸石膏、乳酸石膏及其他有機石膏等。開展工業副產石膏綜合利用,是轉變經濟發展方式、構建資源節約型和環境友好型工業體系的重要措施,也是解決工業副產石膏堆存造成的環境污染和安全隱患的治本之策,
記者:目前,我國工業副產石膏在綜合利用方面存在哪些問題?
方炎章:近年來,盡管我國工業副產石膏的利用途徑不斷拓寬,規模不斷擴大,技術水平不斷提高,但隨著工業副產石膏產生量的逐年增大,綜合利用仍存在一些問題:
一是區域之間不平衡。受地域資源稟賦和經濟發展水平影響,不同地區工業副產石膏產生、堆存及綜合利用情況差異較大。北京、河北、珠三角及長三角等地區脫硫石膏產生量小,綜合利用率高;而山西、內蒙古等燃煤電廠集中的地區脫硫石膏產生量大,綜合利用率較低。我國磷礦資源主要集中在云南、貴州、四川、湖北、安徽等地區,決定了我國磷肥工業布局及磷石膏的產生、堆存主要集中在這些地區。受運輸半徑影響,磷石膏綜合利用長期處于較低水平。使用量大的地區供不應求,而產生量集中的地區卻大量堆存。
二是工業副產石膏品質不穩定。由于我國部分燃煤電廠除塵脫硫裝置運行效率不高,加之電煤的來源不固定,導致脫硫石膏品質不穩定;由于磷礦資源不同,導致磷石膏含有不同的雜質,品質差異較大。因此,石膏制品企業更愿意使用品質穩定的天然石膏。
三是標準體系不完善。一方面缺乏用于生產不同建材的工業副產石膏標準,不利于工業副產石膏在不同建材領域的應用;另一方面缺乏工業副產石膏綜合利用產品相關標準,只能參照其他同類標準,市場認可度低,造成工業副產石膏難以被大規模利用。
四是缺乏共性關鍵技術。由于缺乏先進的在線質量控制技術、低成本預處理技術及大規模、高附加值利用關鍵共性技術,制約了工業副產石膏綜合利用產業發展。
記者:加強工業副產石膏的綜合利用需解決哪些難題?
方炎章:應著力解決以下幾個方面的問題:
一是生產的產品質量有待提高。生產建筑石膏產品首先要符合國家標準,生產成本要低。用工業副產石膏生產建筑石膏粉,熱耗占整個生產成本的一半以上,生產節能、特別是熱能,對工業副產石膏的大規模經濟綜合利用具有特別意義。
二是生產規模不應受到限制。我國脫硫石膏和磷石膏約占工業副產石膏的85%,截至2013年底,磷石膏存量達3億噸左右,脫硫石膏累計堆存量1.3億噸,火電行業、鋼鐵行業、磷肥行業產生脫硫石膏和磷石膏的總量約1.4億噸。2013年,我國工業副產石膏綜合利用量為8660萬噸,其中6000萬噸用于水泥生產。但由于水泥產能已經飽和,綜合利用需要從石膏制品方向發展。要想有效地提高工業副產石膏利用率,必須具備大規模生產能力。
三是生產線自動化程度要高。很多傳統的建筑石膏生產企業,生產線的控制都是靠生產工人的經驗來保證產品質量,導致產品質量不穩定、能耗高、生產效率低。近年來,隨著勞動力成本上升,對裝備的自動化、智能化及高效率都提出了更高的要求。
四是生產過程要環保。工業副產石膏的綜合利用本來是一個環保項目,我們不能讓它產生二次污染,要杜絕固體廢物、液體廢料的直接排放,尾氣的排放一定要達到國家的排放標準,最好能超過國家環保最高標準。
記者:如何滿足以上要求?
方炎章:近年來,我們研究了工業副產石膏自動化控制集成技術——“快速干燥及脫水炒制一體化自動控制集成技術”,研制成功了熱能中心、雙溫聯控自除塵石膏脫水機和快速粉碎干燥機一體化設備系統。該系統具有熱工內平衡調節功能,原料干燥可以是部分干燥和部分過干燥,和炒粉設備共同自平衡調節,有利于提高產品質量和擴大產品性能指標調節范圍。該系統可大幅降低生產成本,利用同一加熱設備同時提供熱煙氣和導熱油,使得熱煙氣分配一定比例熱量,導熱油分配一定比例熱量,加熱設備內只需通入小于2倍的過量風系數,即可減少熱煙尾氣排放量1倍至2倍,同時還能降低尾煙氣的排放溫度,提高熱利用率15%以上,降低生產系統電耗20%~30%;在對尾煙氣進行除塵時,能減少除塵環保設備的投入,尤其適合在用化學石膏生產建筑石膏的設備上推廣應用。我們自主開發了PID控制系統,再輔以原料的穩料系統,熱能中心、烘干、脫水系統熱量內平衡系統,預警、緊急處理系統,整個生產線達到高度自動化的控制效果。本系統采用專門研發的鎖風給料機,不僅能達到無塵化生產,而且能完全消除漏冷風帶來的熱效率損失。除塵炒粉一體化設備有效解決了熱濕氣體容易結露而難以使用袋除塵的矛盾,經高濕袋除塵處理的含塵熱濕氣體脫硫后,完全符合國家環保標準。
近年來,隨著我國對環境保護的力度不斷加大,逐步減少天然石膏的開采,鼓勵企業更多地采用工業副產石膏。但由于工業副產石膏本身的特性,造成難以大規模利用,長期困擾很多產生工業副產石膏的企業。本技術的應用,將使大幅減少天然石膏的開采成為可能。
記者:未來需要著力提高哪些方面的技術水平?
方炎章:未來我們要著力提高以下幾個方面的技術水平:工業副產石膏無害化處理技術,工業副產石膏生產自流平石膏技術,尾礦微粉成套裝備開發技術,生活垃圾焚燒飛灰及渣綜合利用技術,鋼渣的高壓蒸燜處理及建材資源化綜合利用技術,工業廢渣綜合利用技術等。
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