脱硫石膏产业的市场前景
燃煤发电是二氧化硫最大的排放者，因此我国政府十分重视燃煤电厂烟气脱硫的环保措施。2003年起国家发改委审批的新建燃煤电厂，如果燃煤含硫达0.7%以上，就必须安装烟气脱硫装置；已建成的燃煤电厂也必须逐步安装烟气脱硫装置。到2007年年底，我国已有2.7亿千瓦的燃煤发电机组安装了烟气脱硫装置。2010年，我国将有4.6亿千瓦的燃煤发电机组安装烟气脱硫装置，其中88%的烟气脱硫装置是采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统（即WFGD）。根据我国电煤的含硫量，2010年后，每年将要排放近亿吨湿法脱硫的副产品———脱硫石膏。另外,我国年产磷肥1100万吨，每年还要排放与脱硫石膏同属化学石膏的磷石膏4000万吨，并且磷石膏多年的蓄积已达数亿吨。2007年我国天然石膏的产量为5000多万吨，即使化学石膏全部取代了天然石膏，仍可能有几千万吨的脱硫石膏和磷石膏无法被利用。由此可见，如果不对化学石膏的处理技术加以创新，开拓新的用途，进行全面的综合利用，必定会造成二次污染，因此脱硫石膏等化学石膏的综合利用已迫在眉睫。
脱硫石膏的特点及其利用原则
1.脱硫石膏与天然石膏的相同点与不同点
相同点是：水化动力学和凝结特征一致；主要矿物相、转化后的5种形态、7种变体物化性能一致，脱硫石膏完全可以代替天然石膏用于建筑材料和陶瓷模具；两者均无放射性，不危害健康。
不同点有：（1）原始物理状态不一样：天然石膏是黏合在一起的块状，而脱硫石膏以单独的结晶颗粒存在；天然石膏经过粉磨后的粗颗粒多为杂质，而脱硫石膏粉磨后的细颗粒为杂质，与天然石膏正好相反。（2）颗粒大小与级配：烟气脱硫石膏的颗粒大小较为平均，其分布带很窄，高细度（200目以上）颗粒主要集中在30μm~60μm之间，级配远比天然石膏磨细后的石膏粉差。因此，现有的以天然石膏为原料的熟石膏煅烧设备和生产工艺并不能完全照搬，要采用针对化学石膏设计的生产工艺和设备。（3）脱硫石膏含水量高，流动性差，只适合皮带输送。（4）杂质成分上的差异，导致脱硫石膏脱水特性、易磨性及煅烧后的熟石膏粉在力学性能、流变性能等宏观特征上的不同。（5）脱硫石膏的产出在全国分布比较均匀。
2.脱硫石膏的利用
脱硫石膏经过干燥后可用作水泥缓凝剂，也可经过配制后用作盐碱地的改良。其利用原则有：（1）坚持扩大利用、高效利用、清洁利用、物尽其用的原则，重点推进量大面广、资源化潜力大的脱硫石膏回收与再生利用，合理延长产业链，开发高附加值的综合利用产品，减少二次污染；（2）坚持市场导向原则，因地制宜，产销对路，确定脱硫石膏综合利用的优先发展领域；（3）坚持综合考虑原则，脱硫石膏深加工生产线要与电厂烟气脱硫系统有机结合、无缝衔接，同时脱硫石膏深加工生产不能产生新的污染源，应尽可能利用电厂余热为热源。
脱硫石膏的前瞻性应用及其研发方向
1.石膏代木产品———高强度纤维石膏板
1.1纤维石膏板及其用途和市场
纤维石膏板（或称石膏纤维板），是一种以石膏粉为主要原料，以各种纤维（如玻璃纤维、纸纤维、植物纤维等）为增强材料的一种新型建筑石膏板材。该产品除具有纸面石膏板的优点外，还具有很高的抗冲击能力，内部黏结牢固，抗压能力强，在防火、防潮、握钉力等方面具有更好的性能，其保温隔热性能也优于纸面石膏板。由于外表省去了护面纸，其应用范围比纸面石膏板还有所扩大，并且更加环保。
纤维石膏板的应用具有相当大的灵活性和广泛性，可作干墙板、墙衬、隔墙板、瓦片及砖的背板、预制板外包覆层、天花板块、地板、防火门及立柱、护墙板，以及特殊应用如列车车厢隔板及船的隔仓板、室外保温装饰板等。纤维石膏板还可像木质板一样机加工，制成各种饰面板、叠层板等用于室内的墙壁、家具、地板、屋顶基层及预制房屋等。纤维石膏板由全天然材料制成，不含甲醛，无毒无害，是一种绿色建材，并且可以节约宝贵的森林资源。
1.2纤维石膏板的传统与创新生产工艺
传统工艺主要的缺点是：（1）采用干燥的建筑石膏粉加水生产，再干燥，工艺往复，能耗大；（2）与纸面石膏板相比，生产工艺复杂，设备昂贵，生产成本高；（3）强度与建筑用木制刨花板的强度还有很大的差距，用途受到限制。
笔者提出脱硫石膏深加工发展方向之一是烟气脱硫系统联产石膏制品。由于脱硫石膏在产出后含有较大比例的水分，创新工艺中无需对其进行烘干，采用“水热法”脱去脱硫石膏的一个半结晶水，获得α-半水石膏的浆体，然后浇注或压制成石膏制品。此法既节约工业用水，也没有先干燥、再加水的相反生产工艺，既科学简练，又节约能源，同时还节省干燥设备及其投资。另外，这种工艺生产出的石膏制品强度高，比传统工艺生产的纤维石膏板强度高30%，从而使其用途更加广泛。由此可见，联产石膏制品生产系统进入WFGD系统不仅能增值，还可以省去WFGD系统中的真空皮带脱水装置。
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2.高保温充气石膏板的应用与研发
在相同外部条件下，决定材料导热系数高低的主要因素是材料的气孔率，而材料本身物质的导热系数对材料整体的导热系数则不是主要影响因素。例如，玻璃微珠的主要矿物相是二氧化硅和三氧化二铝，这两种矿物的导热系数分别是11W/(m·k)和27W/(m·k)，均高于石膏的导热系数0.2W/(m·k)～0.28W/(m·k)，但由于玻璃微珠的气孔率远高于充气石膏板，因此玻璃微珠的导热系数仅是充气石膏板的17%～24%。另外，材料本身物质的强度是形成其气孔率的决定因素，材料本身物质的强度高，就可以使材料形成较高的气孔率，从而形成较低的导热系数。例如，同是充气石膏板，由高强石膏生产出的充气石膏板，其导热系数就低于建筑石膏生产出的充气石膏板。
采用水热法生产的高强石膏，其强度又远高于蒸压法生产出的高强石膏。由此可见：如果采用连续式水热法生产的高强石膏浆液直接生产充气石膏板，不仅可以降低制粉能耗，还能提高充气石膏板的气孔率，从而进一步降低现有工艺条件下生产充气石膏板的导热系数，用于建筑物的外墙保温既不增加墙体厚度，又能达到节能60%～65%的领先指标，从而取代现在通用的建筑物外墙外保温材料———聚苯材料，克服其易老化的重大缺陷。如果这种高保温隔热的充气石膏板能够开发成功，其经济和社会效益将无法估量。目前，这种高保温隔热充气石膏板的研究工作主要是：充气石膏板连续成型设备的研发及其与连续式水热法生产出的高强石膏浆液浇注过程的衔接工艺设计，以及高强石膏浆液的各种添加剂的选择与配比。
3.石膏纤维
3.1石膏纤维简介
石膏纤维又名石膏晶须，指具有均一的横截面、完整的外形、完善的内部结构，长径比达到5～1000甚至更高的纤维状单晶体。晶须的长度一般为10μm～1000μm，直径一般在0.01μm～10μm，最典型的晶须直径在1μm左右。目前已经工业化生产的晶须有碳化硅、氮化硅、氧化铝、钛酸钾、硫酸钙（石膏）晶须等，其突出特点是强度极高，可以作为复合材料的增强组元使用。就目前世界高新技术领域分析，在所有纤维材料的大家族中，虽然不能说石膏纤维是各项性能最好的，但它确实是所有纤维材料中生产工艺最简单、生产技术最成熟、生产成本最低的，因此它必然会得到更快速、更广泛的推广应用。
石膏纤维用作中等强度的填充剂，特别是细径纤维的补强效果与其他高性能纤维的增强效果相同，但价格仅为碳化硅纤维的1/300～1/1000；与塑料配合使用时，可提高抗拉强度、弯曲强度、弹性率和热变温度；也可代替石棉作摩擦材料、建筑材料、保温材料。另外，石膏纤维还具有良好的电特性、阻燃性、耐热性、绝缘性、热传导性、耐碱性、稳定性，对水和有机溶剂还都具有亲和性，从而可以用于各种材料优良性能的提高和补充。石膏纤维还具有一般纤维材料无法比拟的优点：它对人体无害，能够在人的胃液中分解，因此，它将是一种极有发展前途的无机纤维新材料。
3.2石膏纤维的生产工艺及其研发方向
目前，石膏纤维成熟的生产工艺是水热法，但原料是高品位的优质天然石膏，这就限制了石膏纤维的广泛应用。脱硫石膏品位高，它是否与优质天然石膏一样也可以工业化生产石膏纤维，将是脱硫石膏产业中的一项重要科研内容，除此之外，石膏纤维生产中所用催化剂的选择和配比也是其研发方向。
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脱硫石膏的特点及其利用原则
1.脱硫石膏与天然石膏的相同点与不同点
相同点是：水化动力学和凝结特征一致；主要矿物相、转化后的5种形态、7种变体物化性能一致，脱硫石膏完全可以代替天然石膏用于建筑材料和陶瓷模具；两者均无放射性，不危害健康。
不同点有：（1）原始物理状态不一样：天然石膏是黏合在一起的块状，而脱硫石膏以单独的结晶颗粒存在；天然石膏经过粉磨后的粗颗粒多为杂质，而脱硫石膏粉磨后的细颗粒为杂质，与天然石膏正好相反。（2）颗粒大小与级配：烟气脱硫石膏的颗粒大小较为平均，其分布带很窄，高细度（200目以上）颗粒主要集中在30μm~60μm之间，级配远比天然石膏磨细后的石膏粉差。因此，现有的以天然石膏为原料的熟石膏煅烧设备和生产工艺并不能完全照搬，要采用针对化学石膏设计的生产工艺和设备。（3）脱硫石膏含水量高，流动性差，只适合皮带输送。（4）杂质成分上的差异，导致脱硫石膏脱水特性、易磨性及煅烧后的熟石膏粉在力学性能、流变性能等宏观特征上的不同。（5）脱硫石膏的产出在全国分布比较均匀。
2.脱硫石膏的利用
脱硫石膏经过干燥后可用作水泥缓凝剂，也可经过配制后用作盐碱地的改良。其利用原则有：（1）坚持扩大利用、高效利用、清洁利用、物尽其用的原则，重点推进量大面广、资源化潜力大的脱硫石膏回收与再生利用，合理延长产业链，开发高附加值的综合利用产品，减少二次污染；（2）坚持市场导向原则，因地制宜，产销对路，确定脱硫石膏综合利用的优先发展领域；（3）坚持综合考虑原则，脱硫石膏深加工生产线要与电厂烟气脱硫系统有机结合、无缝衔接，同时脱硫石膏深加工生产不能产生新的污染源，应尽可能利用电厂余热为热源。
脱硫石膏的前瞻性应用及其研发方向
1.石膏代木产品———高强度纤维石膏板
1.1纤维石膏板及其用途和市场
纤维石膏板（或称石膏纤维板），是一种以石膏粉为主要原料，以各种纤维（如玻璃纤维、纸纤维、植物纤维等）为增强材料的一种新型建筑石膏板材。该产品除具有纸面石膏板的优点外，还具有很高的抗冲击能力，内部黏结牢固，抗压能力强，在防火、防潮、握钉力等方面具有更好的性能，其保温隔热性能也优于纸面石膏板。由于外表省去了护面纸，其应用范围比纸面石膏板还有所扩大，并且更加环保。
纤维石膏板的应用具有相当大的灵活性和广泛性，可作干墙板、墙衬、隔墙板、瓦片及砖的背板、预制板外包覆层、天花板块、地板、防火门及立柱、护墙板，以及特殊应用如列车车厢隔板及船的隔仓板、室外保温装饰板等。纤维石膏板还可像木质板一样机加工，制成各种饰面板、叠层板等用于室内的墙壁、家具、地板、屋顶基层及预制房屋等。纤维石膏板由全天然材料制成，不含甲醛，无毒无害，是一种绿色建材，并且可以节约宝贵的森林资源。
1.2纤维石膏板的传统与创新生产工艺
传统工艺主要的缺点是：（1）采用干燥的建筑石膏粉加水生产，再干燥，工艺往复，能耗大；（2）与纸面石膏板相比，生产工艺复杂，设备昂贵，生产成本高；（3）强度与建筑用木制刨花板的强度还有很大的差距，用途受到限制。
笔者提出脱硫石膏深加工发展方向之一是烟气脱硫系统联产石膏制品。由于脱硫石膏在产出后含有较大比例的水分，创新工艺中无需对其进行烘干，采用“水热法”脱去脱硫石膏的一个半结晶水，获得α-半水石膏的浆体，然后浇注或压制成石膏制品。此法既节约工业用水，也没有先干燥、再加水的相反生产工艺，既科学简练，又节约能源，同时还节省干燥设备及其投资。另外，这种工艺生产出的石膏制品强度高，比传统工艺生产的纤维石膏板强度高30%，从而使其用途更加广泛。由此可见，联产石膏制品生产系统进入WFGD系统不仅能增值，还可以省去WFGD系统中的真空皮带脱水装置。
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2.高保温充气石膏板的应用与研发
在相同外部条件下，决定材料导热系数高低的主要因素是材料的气孔率，而材料本身物质的导热系数对材料整体的导热系数则不是主要影响因素。例如，玻璃微珠的主要矿物相是二氧化硅和三氧化二铝，这两种矿物的导热系数分别是11W/(m·k)和27W/(m·k)，均高于石膏的导热系数0.2W/(m·k)～0.28W/(m·k)，但由于玻璃微珠的气孔率远高于充气石膏板，因此玻璃微珠的导热系数仅是充气石膏板的17%～24%。另外，材料本身物质的强度是形成其气孔率的决定因素，材料本身物质的强度高，就可以使材料形成较高的气孔率，从而形成较低的导热系数。例如，同是充气石膏板，由高强石膏生产出的充气石膏板，其导热系数就低于建筑石膏生产出的充气石膏板。
采用水热法生产的高强石膏，其强度又远高于蒸压法生产出的高强石膏。由此可见：如果采用连续式水热法生产的高强石膏浆液直接生产充气石膏板，不仅可以降低制粉能耗，还能提高充气石膏板的气孔率，从而进一步降低现有工艺条件下生产充气石膏板的导热系数，用于建筑物的外墙保温既不增加墙体厚度，又能达到节能60%～65%的领先指标，从而取代现在通用的建筑物外墙外保温材料———聚苯材料，克服其易老化的重大缺陷。如果这种高保温隔热的充气石膏板能够开发成功，其经济和社会效益将无法估量。目前，这种高保温隔热充气石膏板的研究工作主要是：充气石膏板连续成型设备的研发及其与连续式水热法生产出的高强石膏浆液浇注过程的衔接工艺设计，以及高强石膏浆液的各种添加剂的选择与配比。
3.石膏纤维
3.1石膏纤维简介
石膏纤维又名石膏晶须，指具有均一的横截面、完整的外形、完善的内部结构，长径比达到5～1000甚至更高的纤维状单晶体。晶须的长度一般为10μm～1000μm，直径一般在0.01μm～10μm，最典型的晶须直径在1μm左右。目前已经工业化生产的晶须有碳化硅、氮化硅、氧化铝、钛酸钾、硫酸钙（石膏）晶须等，其突出特点是强度极高，可以作为复合材料的增强组元使用。就目前世界高新技术领域分析，在所有纤维材料的大家族中，虽然不能说石膏纤维是各项性能最好的，但它确实是所有纤维材料中生产工艺最简单、生产技术最成熟、生产成本最低的，因此它必然会得到更快速、更广泛的推广应用。
石膏纤维用作中等强度的填充剂，特别是细径纤维的补强效果与其他高性能纤维的增强效果相同，但价格仅为碳化硅纤维的1/300～1/1000；与塑料配合使用时，可提高抗拉强度、弯曲强度、弹性率和热变温度；也可代替石棉作摩擦材料、建筑材料、保温材料。另外，石膏纤维还具有良好的电特性、阻燃性、耐热性、绝缘性、热传导性、耐碱性、稳定性，对水和有机溶剂还都具有亲和性，从而可以用于各种材料优良性能的提高和补充。石膏纤维还具有一般纤维材料无法比拟的优点：它对人体无害，能够在人的胃液中分解，因此，它将是一种极有发展前途的无机纤维新材料。
3.2石膏纤维的生产工艺及其研发方向
目前，石膏纤维成熟的生产工艺是水热法，但原料是高品位的优质天然石膏，这就限制了石膏纤维的广泛应用。脱硫石膏品位高，它是否与优质天然石膏一样也可以工业化生产石膏纤维，将是脱硫石膏产业中的一项重要科研内容，除此之外，石膏纤维生产中所用催化剂的选择和配比也是其研发方向。
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