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全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集

脱硫石膏品质影响因素分析及其资源化利用

华北电力大学环境工程与科学学院徐铮孙晶吴海峰

摘要：本文通过对石膏生成过程分析，提出了影响石膏品质的主要因

素，并且对改善石膏品质提出了建议。在此基础上，分析了脱硫石膏

和天然石膏的成分，说明脱硫石膏的可利用性。并结合国内外的相关

资料，介绍了脱硫石膏在工业、农业上的一些用途。

1、引言

我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭中的硫分在燃烧

时，大部分被氧化成二氧化硫，采用湿式脱硫法处理烟气将产生大量

的脱硫石膏，脱硫石膏的处理和综合利用是影响我国推广湿式脱硫技

术的关键因素之一。随着我国烟气脱硫工艺的大规模投运，燃煤电厂

将要排放越来越多的脱硫石膏，目前相当一部分还是以堆储为主，已

成为火电厂即粉煤灰后的第二大固体废物，不仅占用土地资源，且对

环境不利。如能将其充分利用，代替一部分天然石膏不仅能节约自然

资源而且能使得电厂固体废物资源化。将脱硫石膏综合利用，逐步达

到工业生产应用，可以将产生电厂效益、环境效益、社会效益统一，

非常符合我国可持续发展的战略。

2、石膏的生成过程

烟气脱硫石膏是电厂采用湿式石灰石(石灰)—石膏法烟气脱硫

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时产生的副产物。它的主要成分为二水硫酸钙，由烟气中的SO2与脱

硫剂CaCO3发生反应经强制氧化生成的。以石灰石—石膏湿法工艺为

例，石灰石经破碎、制粉，配置浆液进入吸收塔，在吸收塔内，烟气

中的二氧化硫首先被浆液中的水吸收，再与浆液的CaCO3反应生成

CaSO3，CaSO3被鼓入的氧化空气中的O2氧化，最终生成石膏晶体

CaSO4·2H2O。反应式如下。

CaCO3+SO2+H2O→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O+CO2

CaSO3·1/2H2O+SO2→Ca(HSO3)2+1/2H2O

Ca(HSO3)2+1/2O2+2H2O→CaSO4·2H2O+SO2+H2O

CaSO3·1/2H2O+1/2O2+2H2O→CaSO4·2H2O+1/2H2O

3、影响石膏品质的主要因素

石膏浆液的品质直接影响到最终石膏生产的质量。因此我们在脱

硫效果不发生大的改变和成本没有明显增加的条件下，改变工艺的某

些参数提高石膏浆液的质量来提高石膏的品质。表1中列举的是石膏

浆液品质的各项标准。

表1石膏浆液品质标准
项目理想指标控制指标
硫酸盐质量分数％92～95≥90
碳酸盐质量分数％<0.5<1
亚硫酸盐质量分数％<0.5<3
Cl－%<0.1<0.1
pH<7<7
晶体形状，粒径μm短柱块状，>50短柱块状，>25
浆液密度/kg·m-31080～11501080～1150
粉尘及其他杂质较少，石膏黄白色较少，石膏黄白色
3.1石灰石品质

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石灰石作为SO2的吸收剂，其品质好坏将直接影响到脱硫效率和

石膏浆液品质。石灰石品质主要指石灰石的化学成分、粒径、表面积、

活性等。脱硫系统一般要求CaCO3要高于90%。石灰石中含有少量的

MgCO3通常以溶解形式或白云石形式存在。吸收塔中的白云石往往不

溶解，而是随副产物离开系统，所以MgCO3的含量越高石灰石的活性

越低，影响系统的脱硫性能及石膏的品质。溶解石灰石为脱硫化学反

2+
应提供吸收SO2所需的Ca及碱度，故活性越高越好。石灰石粒径及

表面积同样是影响脱硫性能的重要因素。大颗粒难溶解，表面积小，

接触反应不彻底，此时吸收塔需低pH值运行，而这又损害了脱硫性

能及石膏浆液品质。

3.2pH值

一般来说，浆液中pH值高对吸收二氧化硫有利，但试验表明只

有在pH值低于4.8以下时脱硫率才有明显下降。pH值对亚硫酸钙和

硫酸钙的溶解度有着较大的影响。pH值低时，溶液中含有大量的亚

硫酸钙，此时如果石灰石表面有一层pH值较高的膜，亚硫酸钙结晶

使石灰石钝化。若pH值低于5以下时，亚硫酸钙将生成亚硫酸氢钙，

骤然pH值增加时，亚硫酸氢钙转化成亚硫酸钙，急速结晶导致结垢，

影响石膏的品质。

3.3浆池容积及石膏排出时间

石膏排出时间指吸收塔氧化池浆液最大容积与单位时间排出石

膏量之比。晶体形成空间，以及浆液在吸收塔形成晶体及停留总时间

取决于浆池容积与石膏排出时间。浆池容积大，石膏排出时间长，亚

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硫酸盐更易氧化，有利于石膏晶体长大。但是如果石膏排出时间过长，

则会造成循环泵对己有晶体的破坏。

3.4氧化风量及其利用率

很显然，氧化风量对石膏浆液的氧化效果影