一種鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏改良鹽堿土壤的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏的處理方法，尤其涉及一種將鋼鐵 廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏應(yīng)用于改良鹽堿土壤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)是繼電力行業(yè)之后的二氧化硫排放第二大行業(yè)，其中 鋼鐵冶煉中燒結(jié)工序是重點(diǎn)污染源。2013年，納入環(huán)保部重點(diǎn)調(diào)查統(tǒng)計(jì)范圍的、有燒結(jié)機(jī)或 球團(tuán)設(shè)備的鋼鐵冶煉企業(yè)740家，占重點(diǎn)調(diào)查工業(yè)企業(yè)總數(shù)的0. 5%。共擁有燒結(jié)機(jī)數(shù)1258 臺(tái)，其中447臺(tái)有脫硫設(shè)施；有球團(tuán)設(shè)備數(shù)598套，其中52套有脫硫設(shè)施。鋼鐵冶煉企業(yè)二 氧化硫排放量為199. 3萬噸，比上年降低0. 4%，占重點(diǎn)調(diào)查工業(yè)企業(yè)排放量的11. 8%，占 黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)排放量的84. 8%。二氧化硫去除量為75. 8萬噸，二氧化硫去除 率為27. 6%，比重點(diǎn)調(diào)查工業(yè)企業(yè)平均水平低44. 6個(gè)百分點(diǎn)。
[0003] 燒結(jié)煙氣脫硫基本可以分成三類：濕法、半干法和干法。其中濕法即石灰石/石 灰-石膏法是目前應(yīng)用最廣泛的一種煙氣脫硫技術(shù)，鋼鐵企業(yè)目前多采用此法，其原理是 采用石灰石粉/石灰制成漿液作為脫硫吸收劑，進(jìn)入吸收塔與煙氣接觸混合，漿液中的碳 酸鈣/氫氧化鈣與煙氣中的S02、以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，最后生成石膏。石灰 石/石灰-石膏法技術(shù)成熟，脫硫效率高，且脫硫劑價(jià)格較低，但產(chǎn)生大量脫硫副產(chǎn)物一一 脫硫石膏，且隨著國內(nèi)燒結(jié)脫硫設(shè)備的逐步普及，相應(yīng)產(chǎn)生的脫硫石膏產(chǎn)量將與日倶增。由 于我國存在大量廉價(jià)天然石膏，因此品質(zhì)較差的燒結(jié)煙氣脫硫石膏在我國并沒有得到有效 的再利用，雖然以有部分應(yīng)用于水泥添加劑、路基材料、建筑材料等，但處理費(fèi)用較高且在 國內(nèi)應(yīng)用并不普遍，部分鋼鐵企業(yè)仍釆取堆放和拋棄等較為簡單的處置方式，占用土地，浪 費(fèi)資源，且對(duì)環(huán)境造成二次污染。
[0004] 目前治理鹽堿地的措施主要有物理改良、水利改良、化學(xué)改良、生物改良等。國際 上應(yīng)用石膏改良土壤起源于十九世紀(jì)后期美國土壤學(xué)家Hilgad，而電廠煙氣脫硫石膏改良 鹽堿土壤是由日本東京大學(xué)教授松本聰和定方正毅在20世紀(jì)90年代初開始提出的。清華 大學(xué)專利CN200610011116. 0公開了一種燃煤煙氣脫硫廢棄物的用途及其改良?jí)A性土壤 的方法，CN200810119806. 7介紹了燃煤煙氣脫硫廢棄物的應(yīng)用及其用于鹽堿地植樹的方 法，專利CN200510063399. 9、CN200910091734. 4、CN201110190313. 4、CN201210589939. 7 均涉及火電廠燃煤煙氣脫硫廢棄物應(yīng)用于改良鹽堿性土壤的方法。而對(duì)于鋼鐵企業(yè)燒結(jié)煙 氣濕法脫硫石膏應(yīng)用于鹽堿土壤改造的方案尚無報(bào)道。
[0005] 鋼鐵企業(yè)若能應(yīng)用燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏改造鹽堿化土壤，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 模式，使企業(yè)在治理環(huán)境的同時(shí)，可以變廢為寶，改善土地生態(tài)環(huán)境，保障我國糧食安全及 推動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于解決鋼鐵企業(yè)燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏資源化利用問題，同時(shí)降 低鹽堿化土壤的鹽堿性，改善鹽堿土地生態(tài)環(huán)境。
[0007]本發(fā)明利用鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏中的鈣離子（Ca2+)來交換土壤膠體中 附著的鈉離子（Na+)置換，生成Na2SO4，從土壤膠體進(jìn)入土壤溶液，隨灌溉水下滲或經(jīng)由排 水渠排走。從而降低土壤的堿化度，改善土壤的物理性狀和土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加土壤疏松 度和透水性，有利于植物生長和吸收水分養(yǎng)分。
[0008]本發(fā)明所用石膏為鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏，濕法脫硫設(shè)備中產(chǎn)生的石膏漿 液經(jīng)過沉淀，排去部分清液后，采用壓濾機(jī)壓塊，吸附水10~30%，不需采用真空或烘干方 式進(jìn)行脫水，既降低了處理過程的能耗，提高了處理效率，也防止了儲(chǔ)存、運(yùn)輸過程中產(chǎn)生 粉塵造成的二次污染。
[0009] 石膏成分分析：參考《GB/T5484石膏化學(xué)分析方法》對(duì)鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫 石膏的附著水、結(jié)晶水、CaO、S03、SO2等進(jìn)行分析，并通過折算得出石膏中CaSO4、CaSO3的含 量，干燥基中CaS04含量為60~70%，且不含其他水解為堿性的鹽類成分；同時(shí)分析其重 金屬、二噁英等有害物質(zhì)的含量，在重金屬符合農(nóng)用及土壤的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的情況下可直 接施用。一般情況下，燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏中重金屬含量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即使部分元素略 高于標(biāo)準(zhǔn)值，但由于施用量較少，且僅施用一次，施用后與土壤混合相當(dāng)于進(jìn)行了稀釋，最 終土壤中重金屬含量仍然符合土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
[0010] 本發(fā)明所述土壤為中度及重度鹽堿化土壤，pH為8~10,堿化度>20%。
[0011] 施用量：保證施用的鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏中CaSO4含量為1000 kg~ 3000kg/畝，地表拋灑施用，通過犁地使脫硫石膏與表層土壤混合均勻，經(jīng)過>3次的灌溉或 雨水淋溶，水量每次80~100立方米/畝或更多。
[0012] 本發(fā)明提供了一種鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏的新用途，將鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕 法脫硫石膏引入鹽堿土壤的改良中，不僅解決了鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏的資源化利 用，降低堆放、拋棄等簡單處理方式帶來的資源浪費(fèi)和二次污染，同時(shí)也能改善鹽堿土壤的 物理性狀和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低鹽堿土壤的堿化度，使大面積鹽堿荒地變成綠洲，改善土地的生 態(tài)環(huán)境，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0013]使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)行 詳細(xì)描述。
[0014] 本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例2為鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏應(yīng)用于改良鹽堿土壤 的試驗(yàn)情況，土壤選擇濱海鹽堿化土壤，堿化度ESP為63. 5 %，pH值為8. 38, 土樣鹽度大于 1 %，為高堿化度堿土。
[0015] 實(shí)施例1:鋼鐵廠A燒結(jié)煙氣脫硫采用石灰-石膏法脫硫工藝，石膏經(jīng)由箱式壓濾 機(jī)脫水壓塊，根據(jù)石膏化學(xué)分析方法GB/T5484-2012分析其主要化學(xué)成分見表1，附著水 為26. 70%，經(jīng)計(jì)算，CaSO4A48. 57%，重金屬含量見表2符合農(nóng)用粉煤灰中污染物控制標(biāo) 準(zhǔn)GB8173-87、土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（二級(jí)）GB15618-1995等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)本方法計(jì)算得 該種燒結(jié)煙氣脫硫石膏改良鹽堿土壤施用量為2000~6000kg/畝，實(shí)際施用量為4200kg/ 畝，均勻撒于鹽堿土壤表面，經(jīng)拖拉機(jī)犁地，使該石膏于表層土壤混合，分四次進(jìn)行灌溉，每 次水量為85m3/畝，取每次灌溉后土壤樣品，風(fēng)干過篩后，按照重量比1:1進(jìn)行水土混合，經(jīng) 攪拌、沉淀后，吸取土壤溶液，過濾后測(cè)定濾液pH、電導(dǎo)率、鹽度及離子濃度，見表3?？芍S 著灌溉次數(shù)的增加土壤pH下降，電導(dǎo)率EC、鹽度及離子濃度均大幅降低，且在第三次灌溉 時(shí)接近穩(wěn)定，試驗(yàn)過程土壤的滲透性也有所改善，證明鹽堿土壤的鹽堿化程度得到改善。
[0016] 表1不同企業(yè)脫硫石膏主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)％ )
[0023] 實(shí)施例2 :鋼鐵廠B燒結(jié)煙氣脫硫采用石灰石-石膏法脫硫工藝，根據(jù)石膏化學(xué)分 析方法GB/T5484-2012分析其主要化學(xué)成分見表1，附著水為10. 22%，經(jīng)計(jì)算，CaSO4A 63. 37 %，重金屬含量除Hg含量略高于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（二級(jí)）GB15618-1995,其他均符 合農(nóng)用粉煤灰中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)GB8173-87、土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（二級(jí)）GB15618-1995等相 關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但考慮到石膏的施用量較少且僅一次性施用，故對(duì)土壤中Hg含量基本無影響。根 據(jù)本方法計(jì)算得該種燒結(jié)煙氣脫硫石膏改良鹽堿土壤施用量為1500~4700kg/畝，實(shí)際施 用量為3000kg/畝，均勻撒于鹽堿土壤表面，經(jīng)拖拉機(jī)犁地，使該石膏于表層土壤混合，分 四次進(jìn)行灌溉，每次水量為90m3/畝，取每次灌溉后土壤樣品，風(fēng)干過篩后，按照重量比1:1 進(jìn)行水土混合，攪拌、沉淀，并吸取土壤溶液，經(jīng)過濾后，測(cè)定每次淋溶濾液pH、電導(dǎo)率、鹽度 及離子濃度，見表4?？芍S著灌溉次數(shù)的增加土壤pH下降，電導(dǎo)率EC、鹽度及離子濃度均 大幅降低，且在第三次灌溉時(shí)接近穩(wěn)定，試驗(yàn)過程土壤的滲透性也有所改善，證明鹽堿土壤 的鹽堿化程度得到改善。
[0024] 表4 土柱淋溶試驗(yàn)數(shù)據(jù)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏改良鹽堿性土壤的方法，其特征在于包括如 下步驟： 1) 濕法脫硫設(shè)備中產(chǎn)生的石膏漿液經(jīng)過沉淀，排去部分清液后，采用壓濾機(jī)壓塊，吸附 水10~30%，不采用真空或烘干方式進(jìn)行脫水； 2) 對(duì)燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏進(jìn)行化學(xué)成分分析，包括附著水、結(jié)晶水、Ca0、S03、SO2等， 并通過折算得出CaS0 4、CaSOj^含量；干燥基中CaSO4含量為60~70%，且不含其他水解 為堿性的鹽類成分；同時(shí)分析其重金屬、二噁英有害物質(zhì)的含量，在重金屬符合農(nóng)用及土壤 的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的情況下直接施用； 3) 保證施用的鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏中CaSO4含量為1000 kg~3000kg/畝，地 表拋灑施用，通過犁地使脫硫石膏與表層土壤混合均勻，經(jīng)過>3次的灌溉或雨水淋溶，水 量每次80~100立方米/畝。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述利用鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏改良鹽堿性土壤的方法，其 特征在于改良土壤為中度及重度鹽堿化土壤，pH為8~10,堿化度>20%。
【專利摘要】一種鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏改良鹽堿土壤的方法，濕法脫硫設(shè)備中產(chǎn)生的石膏漿液經(jīng)過沉淀、壓濾機(jī)壓塊脫水；對(duì)脫硫石膏進(jìn)行化學(xué)成分分析，分析其重金屬、二噁英等有害物質(zhì)含量，在重金屬符合農(nóng)用及土壤的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的情況下可直接施用，施用量根據(jù)燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏中CaSO4含量計(jì)算，采取地表拋灑施用，通過犁地使脫硫石膏與表層土壤混合均勻，經(jīng)過灌溉或雨水淋溶，實(shí)現(xiàn)中度及重度鹽堿化土壤的改良。本發(fā)明不僅解決了鋼鐵廠燒結(jié)煙氣濕法脫硫石膏的資源化利用，降低堆放、拋棄等簡單處理方式帶來的資源浪費(fèi)和二次污染，同時(shí)也能改善鹽堿土壤的物理性狀和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低鹽堿土壤堿化度，改善土地的生態(tài)環(huán)境，使鹽堿荒地變成綠洲。
【IPC分類】B09C1/08
【公開號(hào)】CN105057338
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510441076
【發(fā)明人】崔衡, 王征, 劉洋, 馮美蘭, 張勇軍
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月24日