浮法玻璃厂半干法脱硫渣在墙材产业综合利用的途径

摘 要：介绍了浮法玻璃厂半干法脱硫渣的产生和特性。介绍了墙材产业在固体废弃物利用方面的现状和发展方向。详细探讨了浮法玻璃厂半干法脱硫渣在墙材产业综合利用的方法及途径。

关键词：半干法脱硫渣；墙材；综合利用

当前国内浮法玻璃厂普遍采用半干法脱硫工艺脱硫，脱硫过程中产生了大量的脱硫渣，如何消化和综合利用这些脱硫渣成为摆在玻璃企业面前的难题。本文结合国内墙材产业固体废弃物利用的实际情况，详细探讨了浮法玻璃厂半干法脱硫渣在墙材产业中综合利用的方法及途径。

1 浮法玻璃厂半干法脱硫渣的产生和特性

1.1 浮法玻璃厂半干法脱硫渣的产生及难题

半干法脱硫工艺是指脱硫剂以湿态加入，利用烟气显热蒸发浆液中的水分，在干燥过程中，脱硫剂与烟气中的二氧化硫发生反应，生成干粉状的产物。为了提高脱硫效率，通常采用石灰粉消化制浆作为脱硫剂。半干法脱硫系统以投资省、用水量少、设备占地小、运行成本低等优点，广泛应用于中小型脱硫工程。

目前国内大部分浮法玻璃生产线都投资建设了半干法烟气脱硫系统，随之而来的是半干法脱硫产生了大量脱硫渣。一条600t/d浮法玻璃生产线，每天产生脱硫渣约30吨，年产生脱硫渣约1.1万吨。以一个浮法玻璃生产基地四条生产线为例，每年产生脱硫渣约4.4万吨。

目前国内浮法玻璃厂对半干法脱硫渣一般采取堆存、废弃或填埋等方法，由此产生了土地资源的浪费和二次污染等问题。以半干法脱硫渣堆积密度为0.9t/m3及堆场堆高4米来计算，一个浮法玻璃生产基地每年堆存4.4万吨脱硫渣需要土地约18亩。我国土地资源短缺，注定了此种方法不能做为长期处理的方法。

1.2 浮法玻璃厂半干法脱硫渣的成份和特性

半干法脱硫渣形态为干态、粉末状，PH值12～13，堆积密度约0.8～1.0t/m3。将国内某浮法玻璃厂半干法脱硫渣现场取样并作了初步化验分析，结果如下表：

从表中可看出在半干法脱硫渣中碳酸钙和氢氧化钙含量合计超过60%，硫酸钙不到20%，还有15%左右的亚硫酸钙，从成份上来看该脱硫渣介于石灰和石膏之间。

2 墙材产业在固体废弃物利用方面的现状和发展方向

传统墙材产业以黏土为主要原料烧结制砖，因存在浪费宝贵的黏土资源和生产能耗过高等缺点受到政策和市场的限制而日渐式微。近二十年来，我国墙材产业已经向资源可再生利用的方向发展，墙材用的原料已经从原来单一的黏土向页岩、煤矸石、粉煤灰、江河湖淤泥以及各种工业固体废弃物等方向发展，产品向高掺量（掺加废渣50%以上）、高孔洞率、高强度、高保温性能和自装饰效果方向发展。

目前，我国墙材产业年产各类砖制品1万多亿块（折标砖，下同），其中烧结制品9000多亿块，包括以黏土、页岩、粉煤灰和煤矸石为原料的各种实心砖和空心砖制品；非烧结制品近1000亿块，包括蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、加气粉煤灰砌块、砂加气混凝土砌块、各种免烧砖等。

截止到2010年末，全国墙材产业共有墙材企业约7万家左右，这其中年产1000万块以下的小型企业占45%，年产1000万块～3000万块的中小企业占21%，年产3000万块～5000万块的中型企业占30%，年产5000万块～6000万块的大中型企业占3%，年产6000万块以上的大型企业仅占1%[1]。虽然近年来国内又投产了一批年产6000万块以上的墙材生产线，但是目前国内墙材产业整体结构仍以中小企业为主，产业仍处于低水平发展状态。以固体废弃物综合利用为例，大量中小型墙材企业仍然沿用原先的黏土制砖工艺，仅为应付政府的“禁实”检查而掺入少量的煤矸石、粉煤灰等，这就造成了这些企业的产品固体废弃物利用率不高。市场里有个别小厂打着煤矸石制砖旗号，原料仍然以黏土为主，煤矸石掺量甚至低于国家要求的30%，这样大大降低了原料粉碎成本[2]。

各种固体废弃物的综合利用是循环经济的主要内容，以固体废弃物为主要原料生产各类砖制品是当前国际和国内墙材产业的发展方向，在国内也受到了各级政府的支持和鼓励。目前墙材产业内已经有不少企业以固体废弃物为主要原料生产各类砖制品，消化和利用了大量的固体废弃物，取得了比较好的社会效益和经济效益。

以下介绍几种国内常见的以固体废弃物为主要原料生产的新型墙材产品：

（1）蒸压砖

蒸压砖是以粉煤灰、灰砂或其他矿渣为原料，添加石灰、石膏以及骨料，经胚料制备、压制成型、高压蒸汽养护等工艺制成。蒸压砖包括蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖等。

蒸压砖在生产过程中可以大量利用粉煤灰、灰渣和尾矿等废渣，一条年产6000万块标砖的蒸压砖生产线可消化利用8～9万吨各类废渣。蒸压砖的尺寸与普通实心粘土砖完全一致，用蒸压砖可以直接代替实心粘土砖。

蒸压砖是目前比较成熟的建材产品，经过专项“禁实”和多年推广后，在经济发达地区和大中型城市地区销售较好。蒸压砖厂以建在燃煤电厂和矿场附近居多，主要是方便利用电厂的余热蒸气、粉煤灰以及矿场的尾矿等资源。蒸压砖生产线自动化程度高，生产效率高，一般单条生产线年产量达6000万块标准砖。

（2）加气混凝土砌块

加气混凝土砌块是以硅质材料（砂、粉煤灰及含硅尾矿等）和钙质材料（石灰、水泥）为主要原料，掺加发气剂（铝粉），通过配料、搅拌、浇注、预养、切割、蒸压、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品砌块。因其经发气后含有大量均匀而细小的气孔，故名加气混凝土。加气混凝土砌块包括加气粉煤灰砌块、砂加气砌块等。

加气混凝土砌块因其有容重轻、隔间效果好、保温性能好、抗震性能好等优点，多用于高层、多层建筑的填充墙。加气混凝土砌块厂多建于燃煤电厂附近，可就近利用电厂的粉煤灰、余热蒸气等资源。

加气混凝土砌块生产线自动化程度高，生产效率高，国内目前单条生产线年产量可达30万立方米（折合标准砖达2.05亿块）。

（3）煤矸石烧结砖

煤矸石烧结砖的主要成分是煤矸石。煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，其主要成分是三氧化二铝和二氧化硅。煤矸石经破碎筛分、压制成型、干燥培烧等工序制成煤矸石烧结砖。煤矸石烧结砖生产过程中可利用煤矸石自身的热量内燃，故生产能耗很低。

煤矸石烧结砖厂多建于煤矿或选矿厂附近，配套处理煤矿生产过程中产生的煤矸石。煤矸石烧结砖生产线可生产实心烧结砖、多孔烧结砖等，可直接替代各种粘土砖。

煤矸石烧结砖生产线生产过程自动化程度高，生产效率高，单条生产线年产量达6000万块标准砖。

（4）页岩烧结空心砌块

页岩烧结空心砌块以页岩为主要原料，添加了建筑渣土、江湖淤泥、煤矸石等后经挤压成型、干燥培烧等工序制成页岩烧结空心砌块。页岩主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石，但其中也混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。

不少城市如重庆、长兴、丽水等附近地区就有大量的页岩，当地平整建设用地后的山丘荒坡土就是可利用的页岩资源。页岩烧结砌块厂多建于有页岩资源的城市附近，临近销售市场和资源。页岩烧结空心砌块本身保温性能好、强度高、容重轻，销售供不应求。

国内引进和国产化后的页岩烧结空心砌块生产线工艺先进，自动化水平高，配置采用高科技现代控制技术的新型机电一体化设备，如切码运系统、上下架系统、全自动遥控技术节能型干燥及焙烧窑等。页岩烧结空心砌块生产线生产效率高，单条生产线年产量达25万立方米（折合标准砖达1.7亿块）。

（5）免烧砖

免烧砖是指利用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣、石屑或者河砂等（以上原料的一种或数种）作为主要原料压制成砖。产品生产过程中无需烧结，经常温压制、自然养护而成，制成的免烧砖成品达到建材行业用砖标准。

免烧砖通常需采用喷水自然养护，时间较长，有的生产品种需28天养护，因此需要的养护场地较大，这就造成了生产线生产能力受到限制。免烧砖生产线本身设备少，投资小，生产效率中等，适用于中小型制砖项目。目前国内单条免烧砖生产线年生产能力一般在1000万～1500万块左右。

3 浮法玻璃厂半干法脱硫渣在墙材产业综合利用的途径

浮法玻璃厂半干法脱硫渣本身为干态、粉末状，用在墙材产业不需要进行破碎粉磨处理，也不需要烘干处理，直接混入原料即可使用。当前很多墙材企业不愿意综合利用煤矸石等石质废料，就是因为使用这类物料需要新建专门的粉碎设备来处理原料，增加了生产成本。很多墙材企业也不愿意综合利用河道淤泥等含水率高的原料，也是因为这类原料需要专门处理。因此，在墙材企业生产中使用半干法脱硫渣难度并不是特别大，只要提供有效的政策引导和优惠的半干法脱硫渣价格，多数墙材企业在生产过程中都有使用半干法脱硫渣的可行性。

3.1 浮法玻璃厂半干法脱硫渣在蒸压类制品中的利用

蒸压类制品包括蒸压砖、加气混凝土砌块等。浮法玻璃厂半干法脱硫渣中含有约30%的氢氧化钙和15%的硫酸钙，这两种成份在蒸压类制品生产过程中是有效成份，可以替代部分钙质材料，能加以有效利用。

国内在半干法脱硫渣制蒸压砖上已经有一些研究和成果。马永贤[3]以国内某电厂和某钢厂的半干法脱硫渣为原料，以脱硫渣、粉煤灰为主要原料，掺加一定量的激发剂、骨料，在实验室制备出合格的蒸压砖。在工业化扩大中试验中，主要原材料的配比为：脱硫渣 20～25%，粉煤灰 45～50%，砂石骨料 23～28%，1%复合激发剂 NH。通过对制备的蒸压砖进行抗压、抗折强度，15 次冻融循环损失率，干收缩值的测试表明，其各项指标均符合 GB/T2542-2003《砌墙砖试验方法》和 JC239-2001《粉煤灰砖》中的标准要求。

国内目前已有几家蒸压砖企业在试用钢铁厂或电厂半干法脱硫渣制备蒸压砖。浮法玻璃厂半干法脱硫渣成份与钢铁厂、电厂半干法脱硫渣相似，而且有害杂质更少，相信钢铁厂、电厂半干法脱硫渣制备蒸压砖的经验会为综合利用浮法玻璃厂半干法脱硫渣提供借鉴和参考。

总的来说，浮法玻璃厂半干法脱硫渣在蒸压类制品中的利用方面有较大的潜力和较好的前景。以脱硫渣在原料中添加比例20%计算，一条年产6000万块蒸压粉煤灰砖生产线可以消化利用2.7万吨脱硫渣（蒸压粉煤灰砖重2.4kg/块），一条年产30万立方米加气混凝土砌块生产线可以消化利用3.5万吨脱硫渣（加气混凝土砌块容重600kg/m3）。

3.2 浮法玻璃厂半干法脱硫渣在烧结类制品中的利用

烧结类制品包括以黏土、页岩、粉煤灰和煤矸石为原料制备的各种实心砖和空心制品。烧结类制品按孔洞占体积比的不同又可以分为实心类、多孔类和空心类。浮法玻璃厂半干法脱硫渣的主要成分对烧结砖基本上无害，掺量在15%以下不会产生裂纹。半干法脱硫渣中含有约14%～16%的亚硫酸钙，此成份不稳定，在900℃～1100℃的焙烧温度下会分解出二氧化硫。按照常理说，此类成份是烧结类砖制品的有害成份，但是烧结类砖制品原料中含有钙系固硫物质和碱金属固硫物质较多，这样焙烧时产生的二氧化硫会与坯体中的固硫物质反应固化成硫酸盐类，实现了二氧化硫的无公害处理。当然，少量掺加脱硫渣对烧结类砖制品生产没有影响，如果掺量大于15%，在焙烧过程中就会产生裂纹，产品出现泛霜、鼓泡等现象，影响产品质量。

总的来说，在烧结类制品中综合利用浮法玻璃厂半干法脱硫渣是一条废物利用的有效途径。以脱硫渣在原料中添加比例按15%计算，一条年产6000万块烧结实心砖生产线可以消化利用2.3万吨脱硫渣（烧结实心砖重2.8kg/块），一条年产25万m3烧结空心砌块生产线可以消化利用3万吨脱硫渣（烧结空心砌块容重850kg/m3）。

3.3 浮法玻璃厂半干法脱硫渣在免烧砖中的利用

以浮法玻璃厂半干法脱硫渣为主要原料生产免烧砖，另需加入河砂（集料）、水泥（粘结剂）等原料。半干法脱硫渣中的氧氢化钙成份在空气中会硬化成碳酸钙，其他成份可作为免烧砖的填充料。以半干法脱硫渣为主要原料生产免烧砖，需依照其特性根据强度形成机理制定出合理的配方。在确定半干法脱硫渣免烧砖配方时，不但要尽可能地提高废渣的掺量，同时应尽可能地利用废渣本身有利于生产免烧砖的特性，从而尽可能地降低固化剂和外加剂的加入量，以有效降低免烧砖的生产成本。遗憾的是浮法玻璃厂半干法脱硫渣产出量在工业固废中占的比例仍然较小，在利用半干法脱硫渣制备免烧砖方面，国内还没有可供参考和借鉴的专门文献和资料。相信随着时间推移，在免烧砖制备方面一定会有较大的突破。

以浮法玻璃厂半干法脱硫渣为主要原料生产免烧砖还有一个优点就是其半干法脱硫渣的掺入量可以大幅度地提高。如前文所提到的，在蒸压类制品中半干法脱硫渣可掺入20～25%，在烧结类制品中半干法脱硫渣可掺入约15%，而在免烧砖中一般可掺入50～60%的废料。与烧结类或蒸压类砖厂不同的是，运营免烧砖厂仅需购入水泥、河砂，接入电力即可，对其他资源需求量不大。这就适合浮法玻璃厂以此资源自行建厂或者与砖厂合作建厂，来综合处理本厂的半干法脱硫渣废料。以脱硫渣在原料中添加比例按50%计算，一条年产1500万块蒸压粉煤灰砖生产线可以消化利用1.8万吨半干法脱硫渣（免烧砖重2.4kg/块）。

4 结语

浮法玻璃厂半干法脱硫渣在墙材产业有较多可以综合利用的途径，有较大的潜力和较好的前景。浮法玻璃厂可根据当地墙材产业的现状，因地制宜地以优惠的条件与墙材企业合作开发或者自行建厂处理半干法脱硫渣，将脱硫渣资源有效地综合利用。■

参考文献

[1] 吴正宏.我国烧结墙体材料装备的现状及发展方向探讨[J].砖瓦，2013（1）.

[2] 佟伟.鹤壁市煤矸石制砖行业现状浅析[J].砖瓦，2013（7）.

[3] 马永贤.半干法脱硫灰制备生态建材及工艺参数优化[J].河北科技大学，2010.