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脱硫石膏资源化利用标准化现状及对策研究
摘 要:石膏是一种重要的工业生产原材料,在农业、建筑等多个领域中有着广泛地运用。脱硫石膏主要源自电力行业,是含硫燃料燃烧后,经过多重处理后的产物。在当前循环经济和可持续发展的背景下,脱硫石膏也能够被运用在多个领域之中,并且发挥着重要的作用和价值。对此,本文就脱硫石膏资源化利用标准现状以及对策进行简要分析,希望为广大读者提供一些有价值的借鉴和参考。
关键词:脱硫石膏;现状;对策
引言
当前,随着我国经济实力的不断提升,对环境保护工作也提出了更高的要求和标准。在2018年,国务院发布了《“无废城市”建设试点工作方案》,其主要目的就是要推动环境保护工作发展,充分利用多种手段和方式,形成绿色发展方式和生活模式,将固体废物转化为有用资源,在减少固体废物对环境影响的同时,提高人们的生活质量,共享绿色城市。在2021年,我国政府发布了《2030年前碳达峰行动方案》,其中明确提出了我国碳达峰碳中和工作的总体要求、重点任务以及保障措施等内容,并且提出要加强固体废物的综合利用,提升资源利用率。
一、脱硫石膏的主要成分以及所面临的问题分析
脱硫石膏的主要成分是二水硫酸钙(CaSO4·2H2O),它主要是由工业燃料燃烧后经过多重回收处理后形成的,在多个领域中有着广泛的运用,主要源自火力发电行业,占比超过50%以往,此外,金属冶炼、化学原料生产、制造等行业也是其主要来源之一。根据数据统计得知,2020年,我国脱硫石膏的生产总量已经达到1.7亿吨,其中燃煤发电厂贡献8500万吨。
随着我国环境保护工作的不断深入,对循环经济的不断重视,以及无废城市的建设,工业副产品石膏的资源利用率不断提升。当前,脱硫石膏的生产量和资源转化量呈明显上升趋势,但总体上依旧小于产出。燃煤发电厂是脱硫石膏的最大生产源,其脱硫石膏的综合利用率已经达到78%以上。在经济发展迅速的东部地区,天然石膏资源相对比较匮乏,但其科技水平先进,脱硫石膏的应用量以及利用率都比较高。与之相比,经济发展相对缓慢的地区,其脱硫石膏利用率相对较低。我国天然石膏储量丰富,但受到多种因素的影响,脱硫石膏的品质参差不齐,得不到有效保证,无法有效地运用到企业的生产之中。此外,我国大部分脱硫石膏综合利用企业规模较小,并且技术并不先进,导致无法形成有效规模,经济效益受到严重的影响。这些企业的主要石膏制品为石膏砂浆、石膏板、石膏砌块等,而在高端石膏市场中,几乎很少见到中国企业的身影。
二、资源化利用现状
脱硫石膏与天然石膏之间存在着明显的差异,它们的形成机制也是各不相同,因此,在粒径分布、所含杂质以及含水率等方面存在着明显的区别。进而,这两种石膏在资源化利用方面也呈现出不同的方式。在我国,脱硫石膏技术尽管发展相对较晚,但已经处于先进水平,主要集中在基础应用领域,比如说建材行业等。此外,在矿山修复、公路建设材料以及农业等领域也有着重要的使用价值。
(一)水泥行业
在一定的工艺加工条件下,脱硫石膏可以将天然石膏进行替代,并广泛地运用在水泥生产之中,这也成为处理和运用脱硫石膏的重要方式之一。它在水泥生产中主要扮演着缓凝剂的角色,将其运用在水泥生产之中,能够有效地调控水泥的凝结时间,从而提升水泥的强度。此外,脱硫石膏还可以被用来制作硫酸联产水泥。脱硫石膏中的部分杂质具有天然的矿化作用,也可以将其作为水泥矿化剂进行使用。鉴于我国基础建设需求庞大,将其运用到水泥生产之中,不仅能够增强水泥性能,降低生产成本,同时还能够实现固废资源的回收,减少对周遭环境的影响,可谓一举多得。
(二)石膏建材业
在建筑领域当中,石膏是其中的重要原材料。经过精心处理过的脱硫石膏,可以将其作为建筑生产的原材料进行使用。根据脱硫石膏的纯度以及物理性质,可以将其加工为石膏砌块和石膏粉,或者将其制作成纸面石膏板等建筑材料,供建筑施工使用。此外,还可以将其与粉煤灰进行结合,制作成建筑中常用的空心砌块墙体材料,这种材料具有显著的优势,不仅质量较轻、施工方便,同时还具有良好的防火性能和较低的经济成本,能够为石膏制品市场带来新的发展契机。此外,经过一定工序处理后的脱硫石膏,其化学性质非常稳定,可以将其配置成高效防水剂,也可以生产防水砌块,提升建筑的防水性能。同时,脱硫石膏还可以与其他材料按照一定比例进行融合,制作成具有强大防火性能的板材,将其运用到工程建筑之中,能够有效地提升建筑的防火性能。需要值得一提的是,利用脱硫石膏制作而成的纸面石膏板,有着防火、保温、隔热等多种优点,当前,它已经被广泛地运用到工业和民用建筑领域之中,并且有着良好的发展趋势。
(三)混凝土行业
脱硫石膏中含有丰富的CaSO4·2H20 ,与天然石膏的成份基本一致;现有混凝土制品行业中已广泛应用;因脱硫石膏本身含水率约为7%~15%,可将其烘干后与矿粉、粉煤灰、硅灰等活性材料配比混合后或制成浆体制备成混凝土通过水化反应生成具有强度属性的钙钒石;同时具备更高的耐久性。这种材料目前在管桩行业已经广泛应用。
(四)其他行业
农业:脱硫石膏中富含多种元素,比如说磷、硅、镁、铁等,这些元素都是植物生长所必需必须的矿物质。因此,脱硫石膏也可以被制作成土壤改良剂,将其运用到农业种植领域,能够有效地改善土壤结构,调节土壤酸碱度,从而解决土壤盐碱化等问题,提升土地肥力,为农作物生产提供强力支撑。
经过大量科学研究发现,可以将脱硫石膏制作成一种复合材料,该材料与其他材料相互混合,从而能够得到一种全新的混合材料,不仅具有高强度属性,同时又具有良好的耐水性特点。此外,经过科学家们的长期实践和研究,发现纳米级硫酸钙晶须能够被运用到高分子材料之中,从而极大地增强材料的韧性,具有极强的耐高温、抗腐蚀属性。为了进一步提升其性能,可以采用脱硫石膏作为原料,通过使用不同的表面活性剂对硫酸钙晶须进行处理,经过精心优化,我们成功制备出品质卓越的硫酸钙晶须,这标志着我们在高附加值前沿技术方面取得了重要突破。值得一提的是,a一半水石膏作为一种特殊的高强石膏,其强度达到了普通石膏的三倍。该材料不仅具有优异的物理学性能和生物性能,还符合环保要求。因此,它在陶瓷模具石膏粉、自流平砂浆、工艺美术品以及3D打印等多个领域都具有广泛的应用前景。尽管我国已有部分企业涉足α型高强石膏的生产项目,但与国外的发展水平相比,我们仍需努力追赶和提升。
三、脱硫石膏资源化利用标准化现状
(一)标准制修订状况
脱硫石膏资源化利用的生产流程涉及71项现行有效标准,包括国家标准、行业标准和地方标准。国家标准有19项,涵盖基础通用、收集储存运输、方法、资源化利用产品和综合评价等方面。行业标准有42项,包括基础通用、能源、技术规程、方法、资源化利用产品和综合评价等。地方标准有10项,主要涉及技术规程和资源化利用产品,由山西、上海、内蒙古和重庆等地发布。此外,山东标准化协会发布了2项关于脱硫石膏应用的团体标准,重庆市环境科学学会发布了《固体废物资源化健康风险评估技术指南》团体标准,为脱硫石膏资源化产业提供技术指导和健康风险评估。这些标准和规范的实施,为脱硫石膏资源化利用的生产过程提供了全面且严谨的技术指导,确保了产业的健康、安全和可持续发展。截至2022年4月,68家企业在平台公布了115项与脱硫石膏相关的企业标准,其中72项现行有效。这些标准包括13项工艺和设备标准,22项产品标准,37项资源化利用标准,主要集中于石膏建材行业制作。另有2项与土壤改良剂相关,4项为脱硫石膏固废处理服务能力的评价标准。
(二)标准化组织建设
我国与脱硫石膏资源化利用相关的标准化技术委员会主要有TC195和TC118SC8。TC195由中国建筑材料联合会负责,专业领域包括石膏建筑材料及相关产品等,负责多项烟气脱硫石膏相关标准的归口。TC118SC8则专注于水泥、玻璃、砖瓦等建筑材料的标准化工作。此外,电力行业环境保护标准化技术委员会负责火电厂等环保技术标准的制定等,其中有1项与脱硫石膏相关。全国水泥制品标准化技术委员会(TC197)也由中国建筑材料联合会负责,涉及水泥制品等领域的标准化工作。山东标准化协会(SDAS)在全国团体标准信息平台上发布了349项标准,其中2项与脱硫石膏相关,为脱硫石膏资源化利用的标准化工作提供了补充。
四、标准化建设对策建议
脱硫石膏资源化利用产业的标准化建设不适应该领域的发展。突出问题体现在:
当前,标准化技术组织的建设尚不全面,未能全面覆盖脱硫石膏资源行业的所有标准,这制约了资源化产业标准化的系统性发展。尽管全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会(TC195)在脱硫石膏建材标准方面有所作为,但其他领域的覆盖面不足。寻求其他相关技术委员会合作虽可行,但可能导致混乱,降低企业参与标准制修订的积极性。
在标准制修订方面,存在标准缺失、老化、产业领域狭窄及全流程环节不足等问题。尽管已有一定成效,但现有标准仍不能满足实际需求。多数标准为单一标准,缺乏全面完善的标准体系,这不利于标准在顶层设计中的作用发挥。企业标准数量远超国家、行业标准,存在无序性和内容相似度较高的问题。
团体标准化建设相对滞后,产业链联盟对标准化的认识有待提升,与科技创新发展的互动不够紧密和及时。与脱硫石膏相关的团体和团体标准数量较少,难以满足市场需求。尽管企业有标准化需求,但现有团体标准数量有限且发布时间滞后。
小微企业在标准化理念方面相对落后,由于标准化带来的经济效益和社会效益不易量化,部分中小企业对标准化的重视程度不足,难以积极参与标准制修订过程,这制约了整个脱硫石膏资源化产业标准化的发展。
那么,如何进一步发挥标准化在资源化产业中支撑与引领作用,现提出如下建议:
首先,深入开展脱硫石膏资源化标准体系的顶层设计调研,全面理解产业实际需求,制定符合产业发展状况的标准化方针目标。通过分析和整理研究,构建完整的标准体系模型,并持续优化,以指导标准的制定和修订工作,充分发挥标准体系的引领作用。
其次,加强标准化技术组织建设,组建工业固体废弃物综合利用标准化技术委员会或脱硫石膏综合利用标准化分技术委员会,负责工业固体废弃物处理、处置和利用相关行业标准的立项、研制和审定等工作。这将有助于引导脱硫石膏资源化利用的良性发展。
再者,规范并推动脱硫石膏资源化标准的制修订工作。制定和修订基础通用标准,以促进产品互通;补充脱硫石膏资源化利用全产业链上的标准短板,以支撑产业发展;加强与科技创新的互动,推动科技成果转化为标准,并鼓励专业社会团体参与标准化建设,及时关注脱硫石膏资源化利用的最新动态。同时,开展标准复审工作,确保标准的适用性和先进性。
此外,积极培育和发展团体标准,推动团体标准化组织建设。作为国家标准化组织的补充,团体标准化组织能够细化标准制修订内容,方便企业参与标准化活动,增强企业标准化意识。团体标准与国家、行业标准之间形成有力补充和良性互动关系,完善标准供给结构,提高企业在经济活动中的竞争能力,充分满足市场需求,促进行业高质量发展。
最后,广泛传播标准化理念,提升产业标准化能力。加强标准知识的宣传贯彻,增强企业标准化意识。标准化活动需要企业全员参与,因此应在企业内部开展标准化培训,提高职工的职业技能和素质,培养一批既懂专业又懂标准化的复合型人才。科技创新型资源化企业应积极加强标准化建设,将生产实践经验转化为标准,自我声明公开,开展对标达标,积极申报标准制定、技术标准创新基地及标准化良好行为创建等标准化活动,不断提升自身的标准化能力。
五、结语
脱硫石膏,一种被忽视的工业资源,大量堆积或废弃会引发环境问题和资源浪费。因此,需要深入研究市场需求,推动脱硫石膏资源化利用的标准研制和完善,以满足企业需求。为优化标准化工作,应加强标准化组织建设,培养专业人才,并推动企业参与标准制修订。同时,完善标准体系,强化顶层设计,以促进产业健康发展,提高产品和技术附加值。此外,应推动标准国际化,提升我国脱硫石膏资源化利用产业的国际话语权。通过标准化思维,为产业健康发展提供有力支持。
参考文献:
[1]罗纯仁,王靖宇,陈成等.脱硫石膏产业化综合利用现状和分析[J].煤炭加工与综合利用,2023,(03):88-93.
[2]敖勇,张彩朗,张元刚.工业性生产情景下回转窑水泥生产资源化利用冶金烟气脱硫石膏的环境影响研究[J].建材发展导向,2023,21(04):8-11.
[3]徐玉婷,刘昆,舒敏等.脱硫石膏资源化利用标准化现状及对策研究[J].中国标准化,2023,(01):160-164.
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