【关注】干法脱硫灰高附加值清洁化和资源化利用的先进工艺及装备集成技术
目前，国内外烟气脱硫技术主流工艺有三种，石灰石膏法、氨法和活性炭法，其中活性炭法虽然工艺较为清洁化，但投资大，设备维护负担重，更为重要的是产生低浓度的稀硫酸无法有效处理。虽然石灰石膏法脱硫成本最低，投资最小，最易于控制，但现有技术存在较为严重的争议问题，即湿法烟气脱硫是导致城市雾霾的诱因，究其原因：脱硫尾气湿度高，尾气中PM1.0以下粒子含量高；虽然半干法石灰石膏脱硫工艺可以从根本性改变目前湿法烟气脱硫的难题，但脱硫产物无法有效利用，既占用土地，又污染环境，同时还浪费了资源。因此，在我国工业化进程迅猛发展的背景下，烟气脱硫的治理与城市生态化建设之间的矛盾日渐突出，已严重阻碍了工业化发展的速度。因此，烟气脱硫工艺的选择和清洁化程度对于国家节能减排的决策具有深远的影响作用。
在此背景下，东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室率先提出：利用石灰石膏法脱硫产物制备高性能高强度石膏和硫酸钙晶须产品，目前该项目已完成中试试验。本项目的实施不仅可以解决半干法脱硫灰无害化、清洁化和资源化利用问题，还可以实现高附加值利用，更为重要的是采用本工艺后，完全可以改变我国烟气脱硫现状，使烟气脱硫工艺更为合理，更为清洁，同时本项目环境效益，经济效益和社会效益重大，不仅符合我国节能减排的远景规划，而且对于实现我国大气质量的根本性改善具有重大历史意义。
产品名称和理化特性
（1）硫酸钙晶须又名石膏晶须
英文名称为Calcium Sulfate Whisker，缩写为CSW，其化学式有CaSO4、CaSO4·0.5H2O、CaSO4·H2O和CaSO4·2H2O，国际商品名称为ONODA-GPF。硫酸钙晶须具有均匀的横截面、完整的外形和完善的内部结构，属于纤维状单斜晶系结构。硫酸钙晶须作为一种短纤维材料，长度为40~300μm，直径为0.5~5μm。硫酸钙晶须真密度2.6~2.4ɡ/cm3；松散密度0.1~0.4ɡ/cm3；抗张强度20~21Gpa；抗张模量170~180Gpa；莫氏硬度 3~4；pH值6~8。主要应用于造纸、橡胶、塑料、沥青和陶瓷等领域，预计我国2018年晶须消费量可以达到12万吨以上。
（2）高性能高强度石膏
高性能高强度石膏产品是指具有一定规则外形的高强度α半水石膏，这与市场上普通的高强石膏有着本质上的不同。本产品性能可以达到普通石膏粉的性能3倍以上，不仅具有良好的力学性能、工作性能、环保性能和生物性能等，而且高强α半水石膏应用极为广泛，如精密铸造、高端建材、工艺美术、医疗、航空、船舶等领域。仅2016年模具领域高强石膏消费量就达到了420万吨，粉刷用高强石膏消费量1000万吨以上。
产品的外观形貌
（1）硫酸钙晶须微观外形特征如图1所示，长径比为60~150，长度≤0.2mm。
（a）硫酸钙晶须宏观形貌
（b）硫酸钙晶须微观形貌
图1 本项目制备的高性能硫酸钙晶须微观形貌（SEM图像）
（2）高性能高强度石膏。 本项目制备的高性能高强度α半水石膏主要形态有两种，具体如图2所示，一种为短柱状，另外一种为薄片状。短柱状的长径比可以根据用户要求进行定制，不同规格的短柱状高强石膏产品性能有所差异，主要应用于铸造领域，模具领域和高强度地面等；而薄片状高强石膏主要应用于建筑内墙装饰和美术制品等领域，装饰后的表面具有光亮的质感。
（a）短柱状α半水石膏
（b）薄片状α半水石膏
图2 本项目制备的高性能高强度石膏微观形貌（SEM图像）
本项目的技术优势与特色
本项目以烟气脱硫产物为原料，采用水热法工艺制备高强度石膏和高性能硫酸钙晶须产品。其工艺流程如如3所示。
图3 工艺流程
该工艺在生产过程中无“三废”排放，属于清洁化生产工艺，不仅生产成本低，其能耗小，更为重要的是本项目技术可以实现晶体在热液体系下的定向生长（国际领先工艺），进而可以实现产品结构和性能的合理控制。此外，该新工艺还具有如下特点。
（1）原料适用性强。本项目使用的原料来源广泛，可以是脱硫石膏和灰也可以是化工生产过程中的石膏渣。
（2）工艺技术独特。采用水热法工艺 ，该技术具有反应速度快能耗低生产过程中无“三废” 排放，属于清洁化生产工艺，更为重要的是生产成本低。
（3）设备集成化、自动水平高和计理念先进。不仅可以实现在线监测控制，而且采用全物料密闭式循环自动化控制模式 ，同时还采用高效余热回收先进技术。该生产线属于具有自主知识权的无机晶体的定向生长控制装置 。
（4）高性能强度石膏和硫酸钙晶须产品性能稳定可靠。本项目制备的产品性能可控，如长径比、晶面结构和亲疏水性能等。
（5）高效解决企业脱硫产物的环境污染问题 。烟气脱硫副产物的环境污染和资源化利用问题、废酸中和产生石膏的环境污染资源化利用问题。
“第八届粉煤灰及脱硫石膏国际大会” 即将于 10.22月-24日 在 山西朔州 召开（点击了解） ， 东北大学史培阳副教授将在会上做《 烟气脱硫产物资源化利用新技术及装备集成》的报告！
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