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| 工業(yè)副產(chǎn)石膏的性質(zhì)及其對環(huán)境的危害 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-02-18 08:30:36 瀏覽次數： |
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1. 工業(yè)副產(chǎn)石膏的產(chǎn)生
（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）工業(yè)副產(chǎn)石膏是指工業(yè)生產(chǎn)中因化學(xué)反應生成的以硫酸鈣為主要成分的副產(chǎn)品或廢渣，也稱(chēng)化學(xué)石膏或工業(yè)廢石膏。工業(yè)副產(chǎn)石膏包括脫硫石膏、磷石膏、氟石膏、鈦石膏、鹽石膏等。2010年產(chǎn)生量約1.37億噸，其中脫硫石膏5200多萬(wàn)噸，磷石膏約6000萬(wàn)噸，綜合利用率分別為69％和20％左右，主要利用途徑是用作水泥緩凝劑和用于生產(chǎn)紙面石膏板、石膏砌塊等石膏建材。
2. 工業(yè)副產(chǎn)石膏的基本性質(zhì)
工業(yè)副產(chǎn)石膏由于其產(chǎn)生途徑及礦源的不同，成分、顏色、物理性能、雜質(zhì)含量、雜質(zhì)種類(lèi)等都有所不同，如：磷石膏是在磷酸生產(chǎn)中用硫酸處理磷礦時(shí)產(chǎn)生的固體廢渣，其主要成分為硫酸鈣。作為工業(yè)副產(chǎn)石膏，它都有著(zhù)以下的一些基本性質(zhì)：
（1）工業(yè)副產(chǎn)石膏大多都具有較高的附著(zhù)水，呈漿體狀或濕渣排出，一般其附著(zhù)水的含量都在10%~40％，個(gè)別的甚至更高。
（2）工業(yè)副產(chǎn)石膏粒徑較細，粒徑一般均在5~300微米之間，生產(chǎn)石膏粉時(shí)，可節省破碎、粉磨費用，會(huì )產(chǎn)生大量的粉塵，增加除塵的費用。
（3）工業(yè)副產(chǎn)石膏一般所含成分較為復雜，含有量少但對石膏水化硬化性能有較大影響的化學(xué)成分，PH值呈酸或堿性而非中性。給化學(xué)石膏的有效利用帶來(lái)較大難度。
（4）工業(yè)副產(chǎn)石膏產(chǎn)量都較大，在產(chǎn)生過(guò)程中，大多都高于其主產(chǎn)品的產(chǎn)量，如磷石膏、脫硫石膏都在大量增加。
（5）工業(yè)副產(chǎn)石膏大多都不能采用常規天然石膏處理工藝生產(chǎn)，利用難度較大，對環(huán)境有一定的污染，利用量極少，大多采用圈地堆放的方式處理。
磷石膏是一種自由水含量約為10%-20%的潮濕粉末或漿體，pH值約為1.9-5.3，顏色以灰色為主?；瘜W(xué)成分以CaSO4•H2O為主。其所含雜質(zhì)主要是磷礦酸解時(shí)未分解的磷礦、氟化物、酸不容物（鐵、鋁、鎂、硅等）、碳化了的有機物、水洗硫酸鈣濾餅時(shí)未洗凈的磷酸。另外，多數磷礦還含有少量的放射性元素，其中的鈾化合物多數溶解在酸中，但是其中的鐳以硫酸鐳的形式沉淀出來(lái)。
脫硫石膏是煙氣中含有的二氧化硫遇到脫硫系統中的石灰石粉后，與其中的氧化鈣發(fā)生化學(xué)反映，生成石膏。從脫硫石膏的產(chǎn)生過(guò)程可知，脫硫石膏的主要成分為二水硫酸鈣，其外觀(guān)含水率為10%-20%的潮濕松散的細小顆粒，脫硫正常時(shí)脫硫石膏顏色為近乎白色（微黃），脫硫不正常時(shí)會(huì )帶進(jìn)煤灰導致發(fā)黑。
雖然磷石膏和脫硫石膏產(chǎn)生、成分、物理性質(zhì)等不相同，但作為工業(yè)副產(chǎn)品的石膏，它們有一些共同特性：附著(zhù)水含量較高；粒徑較細；雜質(zhì)成分較為復雜、含量雖少但對石膏應用性能有較大影響，同時(shí)給工業(yè)副產(chǎn)石膏的有效利用帶來(lái)一定難度；產(chǎn)量較大，大多都高于其主產(chǎn)品的產(chǎn)量，對環(huán)境有一定程度的污染；二水石膏的含量較高，可達75-98%，相當于二級以上石膏的有效成分含量等。
3. 工業(yè)副產(chǎn)石膏對環(huán)境的危害
3.1磷石膏的危害
磷石膏的危害主要體現在以下幾個(gè)方面：
1）直接將磷石膏排放到河流、湖泊、海洋等水體，或堆放處置磷石膏時(shí)，對水環(huán)境、土壤環(huán)境和大氣環(huán)境產(chǎn)生影響，其中對地下水資源的影響最為突出。
2）磷石膏的放射性危害，即磷石膏中放射性核元素對環(huán)境的污染。
3）磷石膏對農業(yè)的影響，即在利用磷石膏做土壤改良劑或肥料使用時(shí)，微量元素對土壤、作物內毒素元素含量的影響。
3.1.1 磷石膏對水環(huán)境、土壤環(huán)境的影響
目前，國內外絕大多數企業(yè)最終處理、處置磷石膏廢渣的方法都是將其進(jìn)行土地堆存，即利用工程的原理建造磷石膏渣場(chǎng)。將濕法磷酸裝置過(guò)濾機排出的磷石膏輸送至渣場(chǎng)的方法有兩種，一種是干法排渣，一種是濕法排渣。但是，不論是采用哪種方法，磷石膏在進(jìn)入渣場(chǎng)前，都必須采取嚴格的渣場(chǎng)防滲措施；磷石膏進(jìn)入渣場(chǎng)以后，采取有效的管理措施。在長(cháng)期的堆放過(guò)程中，渣場(chǎng)前期防滲工程的不當，或后期管理措施的不善，都可能造成渣場(chǎng)中殘磷、氟等有害組分對周?chē)h(huán)境的污染。
研究表明，在一系列條件下，磷石膏中的殘磷、氟、硫酸鹽，少量的鎘、汞、鉻、砷、銅等微量重金屬元素等有害物質(zhì)都具有極強的溶出力。不論在酸性或堿性條件，磷石膏廢渣中可溶磷、氟、硫酸等酸性物質(zhì)能被有效的淋溶、浸泡出來(lái)，使得淋濾、浸泡液呈強酸性。同時(shí)，對于某些金融物質(zhì)，如鈣、鎂、錳等，在實(shí)驗條件下，酸性越強，則越易被溶出，因此在酸性降水出現時(shí)，磷石膏中的金屬物質(zhì)溶出的可能性就大，對環(huán)境造成的危害就越大。實(shí)際渣場(chǎng)廢水的典型組成一般為，pH值1.2-2.5，磷酸8000-20000mg/L，氟化物9000-12000mg/L。
在磷石膏長(cháng)期露天堆放過(guò)程中，由于日曬、雨淋、風(fēng)化、分解等物理化學(xué)作用，渣場(chǎng)會(huì )形成以含磷酸為主的強酸性廢水，攜帶其它解離出來(lái)的各種有害組成滲透到地下，導致土壤、地表水及淺層地下水的淋溶污染，從而影響土壤環(huán)境和水環(huán)境。這種淋溶污染的程度取決于諸多因素，如渣場(chǎng)的防滲程度，污染物含量，以及降雨量等。因此，磷石膏渣場(chǎng)周邊地區一般是磷、氟污染較為嚴重的地區。
3.1.2磷石膏的放射性污染
磷石膏對環(huán)境的放射性危害，主要包括三個(gè)方面：
1、磷石膏的排放對周邊環(huán)境的輻射危害。
2、在利用磷石膏做原料或摻料生產(chǎn)建材制品時(shí)，放射性核元素對環(huán)境的危害。
3、磷石膏渣場(chǎng)使用年限結束后，在將來(lái)利用磷石膏渣場(chǎng)作為建筑用地時(shí)，磷石膏對環(huán)境的輻射危害。磷石膏渣場(chǎng)在使用結束封場(chǎng)后，可以作為建筑用地使用。但是，由于存在輻射污染的可能性，因此，在使用時(shí)，必須考慮防輻射措施。
國外研究表明，渣場(chǎng)附近或受渣場(chǎng)污染的地方均有比較高的放射性。在資源化過(guò)程中，利用磷石膏做原料或摻料生產(chǎn)建材制品時(shí)，制品中放射性核元素也可以對環(huán)境造成放射性污染。
3.1.3 磷石膏對農業(yè)環(huán)境的影響
磷石膏中含有大量的磷、鉀、鈣、硫，以及其他微量元素等植物所需要營(yíng)養成分或有益成分，對土壤，特別對干旱和半干旱地區鹽漬化土壤生態(tài)有良好的修復作用，在農業(yè)上有使用價(jià)值。但由于磷石膏中還含有氟、砷、鉛、汞、銅等重金屬和其他有害組成，大量使用磷石膏可能導致有害組分在土壤中殘留富集，對農業(yè)環(huán)境造成危害，進(jìn)而又污染水環(huán)境，或者通過(guò)作物而富集，通過(guò)食物鏈危害人類(lèi)和其他動(dòng)物。同時(shí)磷石膏的農用也必須考慮到放射性污染問(wèn)題?？紤]到經(jīng)過(guò)磷石膏改良的土地今后可能另作他用，應明確限制磷石膏的使用量。
3.1.4 磷石膏對環(huán)境的其它影響
石膏中某些有毒有害物質(zhì)遇到水時(shí)，特別是遇到酸性水時(shí)，可以釋放有毒有害氣體，例如簡(jiǎn)單的無(wú)機硫化物和氟化物，可以釋放H2S和HF，雖然這些氣體釋放量不大，但也不能忽視。其次，在干燥的季節，在大風(fēng)的作用下，渣場(chǎng)以微粒狀存在的磷石膏將隨風(fēng)飛揚，既污染環(huán)境，特別是污染大氣環(huán)境，影響人體健康，又會(huì )對周?chē)h(huán)境造成粉塵污染。
同時(shí)，堆積如山的磷石膏本身也存在安全隱患，對周?chē)用窈拓敭a(chǎn)造成威脅。在洪澇季節，長(cháng)期雨水的淋溶可能導致磷石膏渣場(chǎng)的垮塌，甚至造成滑坡和泥石流，造成人為地質(zhì)災害。此外，長(cháng)期堆放的磷石膏廢渣將占用大量的土地資源。
3.2 脫硫石膏的危害
脫硫石膏因與天然石膏性質(zhì)相近，品相較高，所以利用較多。但由于脫硫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及其利用途徑數量有限，現有的脫硫石膏綜合利用率不到50%，因此，也帶來(lái)了脫硫石膏因堆存而產(chǎn)生的危害。同磷石膏一樣，脫硫石膏的堆放同樣產(chǎn)生大量土地資源被占用，空氣污染，粉塵污染等，安全隱患等危害。
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