[发明专利]一种含硫固体废弃物综合资源化利用方法

说明书

技术领域

本发明属于能源与环境技术领域，涉及一种综合利用洗煤脱硫以及烟气湿法脱硫过程中所产生的两类含硫固体废弃物-硫铁矿和石膏渣的方法。

背景技术

硫是煤中的有害元素，硫含量偏高是我国煤炭资源的特点之一。燃煤型二氧化硫SO₂污染已成为我国(特别是在高硫煤储量丰富的西南地区)大气污染的主要特征。控制硫排放最有效的方法为烟气脱硫，我国“十一五”规划纲要将燃煤电厂烟气脱硫作为环境治理的重点工程，明确表示增加现有燃煤电厂脱硫能力，使得90％的现有电厂达标排放。湿式石灰/石灰石-石膏法以其稳定、高效等优点被我国绝大多数火电厂脱硫工程所采用，然而，这种看似合理的烟气净化方法却远未达到彻底净化，虽然阻止了SO₂“上天”，却导致脱硫渣“入地”，侵占有限的土地资源，而且附带脱除的赋存于石膏渣浆中的有害元素(如汞Hg等)将会进入水体及土壤圈造成二次污染。按照烟气经过脱硫后每1吨SO₂产生2.7吨脱硫石膏计算，烟气脱硫石膏正成为继粉煤灰、钢渣、碱渣这“三座大山”之后的又一种量大面广的工业固体废弃物。

采用燃前洗选脱除煤(特别是高硫煤)中的无机硫(主要以硫铁矿形式赋存)是另一种防治SO₂污染的有效措施，煤中硫含量的降低避免了运行中高温受热面硫的沉积结渣以及尾部烟道的酸腐蚀，大大减轻了烟气脱硫的负担和运行费用。随着我国对燃煤硫分含量的限制，动力煤洗选比例不断增加，洗选技术不断改进，赋存于煤中的硫铁矿经洗选后绝大部分富集在煤矸石中。高硫煤矸石(一般硫含量大于8％)作为低热值燃料或生产建材制品时直接导致更为严重的矿区硫污染，将其堆存于矸石山由于硫铁矿在空气和水中易氧化自燃导致黄烟污染(产生有害气体SO₂和硫化氢H₂S)，同时释放出大量的氢离子H⁺、亚铁离子Fe²⁺、硫酸根离子SO₄^2-促使堆存区淋滤溶液的酸度大幅提高，进而使得矸石中有害有毒可溶组分的溶出量大量增加，造成地表和地下水体以及土壤污染。

脱硫石膏的物理性能及化学成分与天然石膏相比并无明显不同，在工业上可代替天然石膏广泛用于建筑、建材领域，如用作水泥缓凝剂、生产各种石膏制品以及筑路回填等。在此方面，国内外已开展了广泛的研究和小规模的应用。如中国专利文献CN1803427A(公开日为2006年07月19日)公开了一种利用脱硫石膏和磷石膏生产纸面石膏板的方法，将二者以不同比例混合烘干，然后加入不同的添加物制成料浆成型后得到石膏板；中国专利文献CN101265046A(公开日为2008年09月17日)公开了一种利用脱硫石膏替代天然石膏生产水泥缓凝剂的方法，依次通过保温、加入其他胶凝材料脱去石膏水分以及成球后得到成品。

脱硫石膏的纯度虽高，但是其品质易受运行条件和净化技术(如联合脱除有害痕量元素)的制约，特别是我国烟气脱硫系统FGD(Flue GasDesulfurization)的运行经验不足，煤中有害元素含量偏高，导致其含有一定量的其他组分，包括未反应的石灰石、未氧化的亚硫酸钙、飞灰、未燃尽碳以及其他有害有毒痕量元素等。这些少量与微量组分的存在(或其含量过高)易对建材等制品的性能造成不同程度的损害，严重影响脱硫石膏的利用，并有可能在石膏处理与利用过程中造成大气、水土污染：如飞灰和碳影响石膏制品外观、氯化物易造成钢筋锈蚀、水溶性无机盐或有机物易降低石膏产品强度并产生粉化效应等；脱硫石膏中重金属含量过高会影响水泥质量，而且毒性元素在土壤中的累积有可能引起生物中毒等。这些问题使得在我国脱硫石膏与天然石膏相比不具有竞争力。