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石膏利用前景
發布時間:2016-12-1 13:20:48      點擊次數:2219

脫硫石膏產業的市場前景分析報告

在2010年之后,我國每年將要排放近億噸燃煤電廠煙氣脫硫的副產品——脫硫石膏;同時每年還要排放與脫硫石膏同屬化學石膏的磷石膏4000多萬噸;2007年我國天然石膏的產量為5000多萬噸,這樣即使全部化學石膏全部取代了天然石膏,仍可能有幾千萬噸的脫硫石膏和磷石膏 無法利用。由此可見,如果不對化學石膏的處理技術加以創新、開拓新的用途,進行全面的綜合利用,必定會造成二次污染。另外,脫硫石膏產出較均勻的分布特點,改變了原有的石膏產品生產地區遠離消費地區的狀況,這必然要打破原有的石膏產業分布格局;而脫硫石膏與天然石膏不同的物理形態,則使石膏生產設備發生革新;脫硫石膏的高品位特點,又促進了石膏產品的延伸發展;同時脫硫石膏又是被強制產出的, 不加利用又污染環境,不同于天然石膏呈自然狀態深埋地下,對環境沒有影響,這樣在發展循環經濟、節能減排的政策推動下,脫硫石膏深加工產業必然是會超速發展;因此,一場石膏產業的大洗牌大發展開始了!而本文就是對脫硫石膏產業市場前景做出的系統分析。


一、脫硫石膏及其現狀

2006年我國共消耗11.65億噸電煤,而我國的煤碳含硫量較高,平均達1%—2%,從而每年因燃煤要排放1000萬噸以上的二氧化硫,造成經濟損失達2000億元以上,而其中燃煤發電就是最大的二氧化硫的排放者;因此我國政府十分重視燃煤電廠煙氣脫硫的環保措施,從2003年起,國家發改委審批的新建燃煤電廠,如果燃煤含硫達0.7%以上,就必須安裝煙氣脫硫裝置;已建成的燃煤電廠也必須要逐步安裝煙氣脫硫裝置;因此,至2007年底,我國已有2.7億千瓦的燃煤發電機組安裝了煙氣脫硫裝置;而到2010年,我國將有4.6億千瓦的燃煤發電機組安裝煙氣脫硫裝置,其中88%的煙氣脫硫裝置是采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(即WFGD);根據我國電煤的含硫量,因此在2010年之后,每年將要排 放近億噸濕法脫硫的副產品——脫硫石膏。另外,我國年產磷肥1100萬噸,每年還要排放與脫硫石膏同屬化學石膏的磷石膏4000萬噸,并且磷 石膏多年得蓄積已達數億噸。2007年我國天然石膏的產量為5000多萬噸(其中3500萬噸用于水泥緩凝劑、其它則轉化為半水石膏粉或紙面石膏板石膏砌塊等);這樣即使全部化學石膏全部取代了天然石膏,仍可能有幾千萬噸的脫硫石膏和磷石膏無法利用。由此可見,如果不對化學石 膏的處理技術加以創新、開拓新的用途,進行全面的綜合利用,必定會造成二次污染;例如:貴州宏褔總公司每年排放磷石膏400萬噸,對地下水的污染已經滲透了數百公里之外、湖南省北部的洞庭湖了。如果建立化學石膏排放場地,不僅要占用大量土地,而且每噸還需投資數十元,再加上運輸費用,這對企業也是一個不小的負擔,因此脫硫石膏等化學石膏的綜合利用已是迫在眉睫的任務。

雖然,脫硫石膏比天然石膏品位更高,前者取代后者完全可行;但由于兩者的各項指標有一定的差異,造成兩者深加工的設備有區別;因此,專門處理脫硫石膏的工藝和設備尚處發展前期。這樣一方面是巨量的脫硫石膏排棄而得不到利用,只是將廢氣污染轉化成廢渣污染,酸化土壤和地下水;另一方面每年要開采數以千萬噸的天然石膏,增加了資源和能源的消耗,破壞了開采地的生態環境。因此,要想把這些化學石 膏真正的利用起來,變廢為寶,不僅要大力推廣現有石膏深加工產品;更要擴展其用途,才能完全吃掉這如此巨量的廢渣;而擴展石膏的用途,前提條件是提高熟石膏粉的性能和性價比;如果要提高熟石膏粉的性能和性價比,現有技術還有差距,必須進行技術創新,才能夠生產出一種性價比高的、能大量轉化脫硫石膏的深加工產品來。


二、脫硫石膏綜合利用的政策導向

目前,國家環保局已與二氧化硫排放量占全國60%以上、消減任務占消減目標75%的國網、華能等六大電力集團公司和7個排放大省簽定了當前至2010年二氧化硫排放總量控制目標責任書,燃煤電廠的煙氣排放要施行“在線監測”,過去那種安裝了脫硫裝置而不運轉的情況將大大杜絕;因此今后每年的脫硫石膏排放量將逐年上升,可高達幾千萬噸。由此可見,如果不對脫硫石膏加以綜合利用,必定會造成二次污染(酸化土壤及水源)和占用大量土地,從而形成這樣一種尷尬局面:對于二氧化硫的治理,只是將污染改變了一種形式,將排放到空氣中的有害物質變成了留在地上的“廢渣”,這實在有悖于選擇石膏回收的初衷;如果建立其排放場地,每噸需投資數十元,再加上運輸費用,這對燃煤電廠也是一個不小的負擔。所以,國家發改委在《關于加快火電廠煙氣脫硫產業化發展的若干意見》(發改環字[2005]757號)的第六條中,提出“進一步開展煙氣脫硫副產品綜合利用,推動循環經濟發展。組織建材、農林、電力等部門、科研院所對脫硫副產物,尤其是脫硫石膏,進行深入的研究,提出各種利用途徑的指導性意見,組織實施脫硫副產物綜合利用示范工程,適時出臺脫硫副產物綜合利用強制性措施和相關的優惠政策?!?

另外,今年8月29日,在十一屆全國人大常委會第四次會議上,《循環經濟促進法》已經通過,自2009年1月1日起實施。此次通過的《循環經濟促進法》以“減量化、再利用、資源化”為主線,共七章五十八條,分別為總則、基本管理制度等;其中還專設法律責任一章,對各類主題不履行法定義務的行為規定了相應的罰責,以保障法律的有效實施。為了配合循環經濟法的制定,目前國務院及有關部門正在組織制定或修訂有關配套制度和標準。這些配套的法規、規章和規劃為28項,連同已經制定正在實施的相關法規、規章和規劃61項,合計為89項;例如,目前已經將脫硫石膏深加工產品列入《資源綜合利用目錄》(2008年)版,這不僅在稅收上支持脫硫石膏的綜合利用,而且對脫硫石膏的綜合利用進行了定性,成為國家建設資源節約型社會的重要一環;此外還有300多項相關標準列入今明兩年的編制計劃。這些配套法規、標準的制定和實施,將大大增強《循環經濟法》的可操作性。

由此可見,強制燃煤電廠實現三廢零排放、脫硫石膏必須綜合利用的強制政策將會在一兩年內出臺,這將為“脫硫石膏深加工裝備與工藝產業”的市場提供政策性保障;例如,有全國政協委員已提出:全面要求對電廠廢棄物進行綜合利用的議案,而有些省市已開始制定“脫硫石膏綜合利用促進計劃”。


三、脫硫石膏的特點及其利用原則

1、脫硫石膏與天然石膏的相同點

(1)水化動力學和凝結特征一致;

(2)主要礦物相、轉化后的五種形態、七種變體物化性能一致,脫硫石膏完全可以代替天然石膏用于建筑材料和陶瓷模具;

(3)兩者均無放射性,不危害健康。

2、脫硫石膏與天然石膏的不同點

(1)原始物理狀態不一樣:天然石膏是粘合在一起的塊狀,而脫硫石膏以單獨的結晶顆粒存在;脫硫石膏雜質與石膏之間的易磨性相差較大,天然石膏經過粉磨后的粗顆粒多為雜質,而脫硫石膏其顆粒多的卻為石膏,細顆粒為雜質,其特征與天然石膏正好相反;

(2)顆粒大小與級配:煙氣脫硫石膏的顆粒大小較為平均其分布帶很窄,高細度(200目以上)、顆粒主要集中在30-60μm之間,級配遠遠差于天然石膏磨細后的石膏粉。因此,現有的以天然石膏為原料的熟石膏的煅燒設備和生產工藝并不能完全照搬,要采用針對化學石膏設計的生產工藝和設備;比如,脫硫石膏不適合流態化煅燒設備,因為它粒徑太小,還未燒就很容易被吹出來了;還如,用天然石膏生產高強石膏的蒸壓釜,脫硫石膏就無法直接放入蒸壓;另外脫硫石膏粒徑分布非常狹窄,加工成熟石膏粉后,必須要對其進行粉磨改性、產生級差,才能使其具有更好的凝結強度;而在粉磨改性中,碾壓力形成級差產生的改性效果不好,而劈裂力形成的效果最好,碰撞力次之;因此,改性磨的選擇要注意它的力學特點。

(3)高含水量 ,流動性差,只適合皮帶輸送。

(4)雜質成分上的差異,導致其脫水特性、易磨性及煅燒后的熟石膏粉在力學性能、流變性能等宏觀特征上的不同。

(5)脫硫石膏的產出在全國分布比較均勻,特別是石膏產品大量消費地的東部發達地區脫硫石膏的產量也很大,而且脫硫石膏的品位又很高,一般都在90%以上;這樣就彌補了我國高品位的天然石膏儲量小、產量低、其產品遠離消費地的重大缺陷。

2、脫硫石膏的利用原則

(1)堅持擴大利用、高效利用、清潔利用、物盡其用的原則,重點推進量大面廣、資源化潛力大的脫硫石膏回收與再生利用,合理延長產業鏈,開發高附加值的綜合利用產品,減少二次污染,提高資源利用效率,實現經濟效益、社會效益、環境效益的有機統一。

(2)堅持市場導向原則,因地制宜,產銷對路,確定脫硫石膏綜合利用的優先發展領域,提高資源利用效率、減少廢棄物排放的重要措施,成為企業健康發展的驅動力。

(3)綜合考慮,脫硫石膏深加工生產線要與電廠煙氣脫硫系統有機結合,無縫銜接;同時脫硫石膏深加工生產不能產生新的污染源,盡可能利用電廠的余熱為熱源。

3、脫硫石膏的直接利用

(1)經過干燥后可用作水泥緩凝劑;

(2)經過配制后可用作鹽堿地的改良。


四、脫硫石膏深加工工藝和裝備市場簡介

至2000年底,我國燃煤火電的裝機容量為3億千瓦,而煙氣脫硫工程項目年市場營業額還基本是零;但從國家發改委強制燃煤電廠必須安裝煙氣脫硫裝置的2003年起,在短短幾年的時間內煙氣脫硫工程年市場營業額就暴增到現在的500億左右,基本上今年達到頂峰;不過,隨著國內煙氣脫硫工程技術和市場的日益完善和成熟,市場競爭越來越激烈。就在全國上百家脫硫公司為即將盛極而衰的煙氣脫硫市場爭的你死我活的時候,卻都忽略了脫硫后的副產品、特別是占煙氣脫硫市場88%以上的濕法脫硫后所產生的副產品——脫硫石膏的綜合利用和處理設備及技術的潛在市場。在石灰石—石膏濕法脫硫過程中,每吸收一噸二氧化硫就要產生2.7噸脫硫石膏;到2010年我國將有4.6億千瓦的燃煤發電機組安裝煙氣脫硫裝置;根據我國電煤的含硫量,因此在2010年之后,每年將要產生億噸濕法脫硫的副產品——脫硫石膏。2007年我國天然石膏的產量為5000多萬噸,只有700萬噸轉化為半水石膏粉,這是因為現有生產工藝生產出的半水石膏粉質量技術指標低,因此加工成的石膏墻材軟化系數和強度都很低,不能用于承重墻體和地面材料等,這樣即使脫硫石膏全部取代了天然石膏,仍可能有幾千萬噸的脫硫石膏無法利用。因此,脫硫石膏的綜合利用已是迫在眉睫的任務;類似的歷史經驗告訴我們,如果脫硫石膏不能很好的進行綜合利用,二氧化硫的減排就不能真正的、不打折扣的實施。

根據當前市場情況,處理每萬噸脫硫石膏的設備為100萬元,如果處理全部脫硫石膏的三分之一,就可達到數十億元的市場額,如果開展進一步的深加工,其設備還有數十億元的市場額;另外這些設備與技術還可以用于處理與脫硫石膏類似的、每年排放量也達4千萬噸的磷石膏的綜合治理,同樣有不菲的利潤。

總之,本產業對于節能減排、發展循環經濟、清潔生產、實現燃煤電廠廢渣零排放、建設資源節約性社會有著極其重要的社會意義和經濟意義。


五、建筑石膏及其生產設備的市場分析

1、建筑石膏的主要用途和市場分析

1.1石膏砌塊

石膏砌塊的生產在國外已有百余年歷史,目前世界上許多國家的生產都已基本實現機械化和自動化。其中法國的年產量在1700萬平米以上,德國為600萬平米,荷蘭為300萬平米,另外俄羅斯、東歐的波蘭、保加利亞、羅馬尼亞和亞洲的韓國、印度、伊朗都有較大規模的生產。石膏砌塊具有質量輕、可取代粘土磚、少毀耕地等優點,在高層建筑物中作為非承重墻使用,能夠增大有效使用面積10%左右。普通石膏砌塊是由普通石膏粉加水攪拌,經澆注成型、凝結硬化而成;同其它新型墻體材料綜合比較來看,它是國內建筑行業性能最優良、使用效果最好、價格最低的新型墻材(其價格甚至低于粘土磚的成墻價格),完全符合國家關于推廣新型建材的產業導向,但由于種種原因,石膏砌塊目前在全國還沒有得到很好的推廣應用;2006年我國新型墻體材料產銷量為5.75億立方米,如果其中5%(約3000萬立方米)由石膏砌塊取代,每年可轉化2000萬噸的脫硫石膏。

1.2石膏砂漿

石膏砂漿是水泥砂漿的換代產品,它能夠克服水泥砂漿抹墻后出現空鼓、干裂、脫落等現象,與各種墻體基材都能很好地粘結,尤其適用頂棚抹灰,在加氣砼墻上效果更佳,同時它還具有以下特點:

(1)表面裝飾性:墻面致密光滑而不起灰,有較高的強度而不收縮,外觀典雅,無氣味、無裂紋。

(2)防火性能:在發生火災時,石膏硬化體有大量結晶水在熱作用下釋放出來,形成蒸汽,阻擋了火焰的蔓延,同時在整個脫水過程中吸收了大量的熱,從而提高了耐火性能。

(3)保溫隔熱:石膏硬化體是一種多孔質材料,導熱系數小,保溫隔熱性能好。

(4)施工方便:有良好的和易性、保水性,現場加水攪拌均勻后直接上墻抹灰,操作自如,勞動強度低,材料消耗少。

(5)節省工期:抹灰層凝結硬化塊,養護周期短,整個硬化及強度達標過程1~2天全部完成,可大大提高工作效率,加快工程進度。

(6)具有呼吸功能:當室內環境濕度較大時,呼吸孔自動吸濕;在相反條件下,能自動釋放儲備的水份,反復循環,將室內濕度控制在適宜范圍之內,為居住者創造了良好舒適的生活環境。

(7)有利冬季施工:施工不受季節限制,尤其冬季(-5℃以上)搶工期時,其水化速度不因氣溫低而明顯減慢,只要拌合水不結冰,即具有早強快凝的特性,是冬季室內抹灰施工的好材料。  

目前,北京的石膏砂漿市場已成熟,每年銷售量達15萬噸左右,價格每噸為500元(未摻砂);另外,天津、山西、河北、遼寧、吉林、黑龍 江、上海等地區的大中城市應用也很廣泛。而根據上海市“十一五”環境保護規劃重點科研項目(編號滬環科05-15)《上海燃煤電廠煙氣脫硫石膏利用前景分析》。石膏砂漿的保溫性能對我國推廣節能住宅,特別是高層節能住宅,意義重大。隨著上海建筑砂漿商品化和建筑節能工作的全面推進,石膏砂漿系列產品作為高品質的新型建材已顯示出廣闊的應用前景。按上海每年新增2000萬m2住宅面積、每10000m2建筑使用1400m3(合2700噸)水泥砂漿、內墻墻面和天花板面占整個建筑需粉刷表面及砌筑所用砂漿量的近70%計算,上海每年建筑內墻需要378萬噸石膏砂漿,按石膏與料1:3比例計算,每年可消耗脫硫石膏94.5萬噸。隨著上海建筑砂漿商品化和建筑節能工作的全面推進,石膏砂漿系列產品作為高品質的新型建材已顯示出廣闊的應用前景。

1.3紙面石膏板

近十年來,在紙面石膏板的引領下,石膏深加工產品市場得到了十倍以上的飛速發展,其產品原料的比例已從十年前僅占我國石膏礦產量的10%左右提高到2007年的30%;1997年我國大陸年產紙面石膏板8200多萬㎡,而到2007年的年產量已達到9億多㎡,年產量的平均增長幅度達到了30%;這相當于同期我國GDP增長幅度的三倍;從而成為當前建筑石膏最主要的用途,但規模較大的一些紙面石膏板生產廠家都是自己生產建筑石膏,形成制粉、制板一條龍生產線。因此,籌建大型建筑石膏生產企業,首先要考慮是否有大的用戶?,F在我國紙面石膏板已進入市場成熟期,純利潤僅有5%左右;整個市場“北新建材”占據半壁江山,生產廠遍布全國;幾家外國跨國公司分瓜市場的15%,不到35%的市場由四百多家的中小企業竟爭,從而使這些中小企業舉步艱難,瀕臨破產;因此,一般企業已很難再進入紙面石膏板的市場。

2、建筑石膏生產設備的市場分析

由于用天然石膏生產建筑石膏的現行工藝是采用對粉狀物料的煅燒,而脫硫石膏就是粉狀的;因此,用脫硫石膏生產建筑石膏的設備與天然石膏的變化不大;但也并不能完全照搬,要根據脫硫石膏和天然石膏的不同點對現有生產工藝和設備進行選擇與改造;比如,脫硫石膏不適合流態化煅燒設備,因為它粒徑太小,有的未燒就被吹出來了,為解決這個問題需要加大均化倉,并不斷倒倉。目前用天然石膏生產建筑石膏的設備主要有:連續炒鍋、回轉窯、沸騰爐、流化床煅燒爐、以及沙司基打磨、彼特磨、斯德動態煅燒爐等;總體來說都很成熟,但各有千秋,因此競爭激烈。


六、高強石膏及其生產設備的市場分析

1、高強石膏的主要用途和市場分析

由于建筑石膏(即β-半水石膏,或稱普通石膏粉)物理強度低,主要用于紙面石膏板、石膏砌塊和部分裝飾材料,用途用量均有限;而高強石膏(即α-半水石膏)物理強度一般為普通石膏粉的三倍以上,因此它不僅能夠替代建筑石膏以降低成本,而且它的用途更為廣泛;例如:干燥抗壓強度在25Mpa~40Mpa的高強石膏粉主要用于陶瓷模具和建材產品;干燥抗壓強度在60Mpa以上的高強石膏主要用于各種如牙科、鑄造等特殊模具,但這種超高強石膏其生產設備成昂貴,原料須用天然的纖維石膏。

1.1高強陶模石膏粉的市場分析

陶模石膏粉的技術指標要求特點:

(1)以要求濕抗折強度為主;

(2)即要求濕抗折強度,又要求一定的吸水率(而用脫硫石膏做原料生產出的熟石膏粉,在同樣的吸水率條件下,其濕抗折強度要遠高于用天然石膏生產的熟石膏粉);

(3)陶瓷的注漿模和滾壓模對濕抗折強度和吸水率要求的側重不同。

陶模石膏粉的市場特點:

(1)我國陶瓷年產量占全球的一半,陶模石膏粉用量巨大,達四百萬噸左右;

(2)廣東潮汕、福建德化地區每年需要高強陶模石膏粉約150萬噸,批發商進價為600多元/噸;

在上述兩地區所用脫硫石膏生產高強陶模石膏粉的利潤分析:目前,上述兩地區因無天然石膏資源,所用高強陶模石膏粉均從湖南、湖北運進,其中長短途運費為150元/噸~170元/噸,石膏礦原料為150元/噸,稅費約50元/噸;而在上述兩地區用脫硫石膏生產高強陶模石膏粉,運費可降低120元/噸~150元/噸,原料節約80元/噸,稅費(廢渣利用免稅)節約50元/噸,共可降低成本250元/噸,加上原有的正常利潤,每噸高強陶模粉的利潤至少可達300元/噸。

(3)市場非常成熟,無須市場推廣應用;

(我國陶瓷的主要產地為:廣東佛山和潮州、福建德化和永春、河北唐山和邯鄲、湖南醴陵、山東淄博、江西景德鎮、山西朔州等)

1.2自流平石膏市場的分析

自流平石膏簡介

自流平石膏是自流平地面找平石膏的簡稱,它是一種在混凝土樓板墊層上能流動攤平;即在自身重力作用下形成平滑表面,成為較為理想的建筑物地面找平層,是鋪設地毯、木地板和各種地面裝飾材料的基層材料。建筑物室內地面傳統做法是先用水泥砂漿做找平層,然后再做面層。這種做法既費工又費時,特別是找平層,需手工抹平。而用自流平石膏,則可直接在墊層上澆灌出找平層,待其硬化后,用戶又可根據自己意愿在石膏找平層上做飾面層。

采用自流平石膏施工的地面,尺寸準確,平整度極為突出,不空鼓、不開裂。澆灌24小時后,即可在上面行走;48小時后可以在上面進行作業。干燥后,一般不需進行修整,其平整度即能達到高水平,可直接在地面上鋪貼PVC板或地毯等。若做實木地板或粘貼地面磚,用粘結劑量極少,既減少了樓地面重量,又節省了大量粘結劑。由于自流平石膏地面導熱系數大大低于水泥砂漿地面,腳踩在其上面沒有冰冷感覺。

采用自流平地面找平材料做高標準室內地面省時、省工,可以不用高級抹灰工即可完成。作業時輕松方便,效率高。并且可以采用泵送施工,日鋪地面可達800—1000m2。用這種方法,還可以做出無縫隙大面積地面。

目前,自流平石膏在日本和西歐國家應用比較普遍,有成熟的生產技術及配套的施工機具。  自流平石膏市場前景

我國每年新增建筑量近20億平方米,若按其中二分之一(10億平方米)的地面采用自流平石膏,每平方米需要20公斤自流平石膏(粉),共需2000萬噸自流平石膏(粉),而它其中的成份50%由高強石膏,即每年需求1000萬噸的高強石膏來生產自流平石膏。

1.3高摻砂型石膏砂漿的市場分析

以高強石膏為主配制的高摻砂型石膏砂漿除了具備一般石膏砂漿所應具有的通常優點和施工后相同的質量標準以外, 高摻砂型石膏砂漿與普通的石膏砂漿相比,還具有以下優點:

(1)配砂量不同,最終施工原料成本大大降低

普通石膏與砂配比為1:1,即一噸普通石膏使用時配摻一噸的建筑用砂;而高強石膏與砂配比為1:3;因此,用高強石膏配制的石膏砂漿成本低

(2)降低60%的長途運費,距離越遠,所降費用數額越大;

(3)施工速度可提高一倍左右同樣條件下,同一個人,如果用普通石膏砂漿一天能抹20平米(粘性大,不易抹開),用高摻砂型石膏砂漿最少能抹30—40平米,這樣提高了施工速度,縮短了施工周期,就這一項的成本下降也是可觀的。

由此可見,用高強石膏配制的高摻砂型石膏砂漿將會成為石膏砂漿主流產品。

1.4粉煤灰高強石膏砌塊的市場分析

粉煤灰高強石膏砌塊是新型綠色墻體材料石膏砌塊中的一種,與普通石膏砌塊一樣,具有質量輕、可取代粘土磚、少毀耕地等優點,在高層建筑物中作為非承重墻使用,能夠增大有效使用面積10%左右。普通石膏砌塊是由普通石膏粉加水攪拌,經澆注成型、凝結硬化而成;而粉煤灰脫硫石膏砌塊則是由脫硫石膏經過高溫蒸煮成α-半水石膏漿體(或高強石膏加水)混合粉煤灰后直接澆鑄成型的;由于粉煤灰主要由二氧化硅和三氧化二鋁組成,當有石膏存在時,會生成水化硫鋁酸鈣結晶這種水硬化膠凝材料,這樣粉煤灰高強石膏砌塊不僅具備普通石膏砌塊的全部優點,而且還有以下四個優點:(1)強度更高,容重更低;(2)由于強度高,所以無需像普通石膏一樣添加水泥,反而可在砌塊制品中摻入30%以上的粉煤灰等電廠廢渣;(3)克服了普通脫硫石膏砌塊的干收縮性;(4)軟化系數高于普通脫硫石膏砌塊,提高了石膏砌塊防水性能

2、目前高強石膏產銷特點分析

目前我國市場上銷售的高強石膏全部由天然石膏加工而成,但由于我國可以生產高強石膏的高品位天然石膏儲量少、產量受限制,形成了賣方市場;再加上天然石膏地域分布不均,產地遠離消費地;從而造成消費地區的高強石膏價格高,進一步發展石膏深加工產品受制約;例如,國外已經很成熟的自流平石膏就因高強石膏的量價原因不能大面積推廣應用。

3、高強石膏生產設備的市場分析

3.1高強石膏生產設備和工藝簡介

生產高強石膏傳統工藝有兩種:蒸壓法和水熱法;前者設備投資較小,工藝相對簡單,主要用于生產干抗壓強度在30MPa—40Mpa之間的、用于建筑材料和陶瓷模具,這種高強石膏強度完全可以滿足建筑材料和陶瓷模具,且價格較低,市場需求量很大;而后者設備投資大,工藝復雜,主要用于生產干抗壓強度在60Mpa以上的、用于牙齒模具、鑄造模具等,價格高昂,用量很小。目前,國內有近百條以天然石膏為原料、采 用蒸壓法工藝生產高強石膏的生產線,其中大多數是建立在寧夏石膏研究院的技術基礎上的。

但由于傳統的蒸壓法工藝是采用塊狀的天然石膏為原料,所以這種工藝及其蒸壓設備就不能直接用于粉末狀的脫硫石膏;國外對于用脫硫石膏采用蒸壓法生產高強石膏時,首先要將脫硫石膏干燥和擠壓成塊狀,然后再應用傳統的蒸壓法工藝;這種工藝不僅增加了干燥——壓塊——再濕蒸——再粉碎的兩組往復無效的工藝環節,還增加了能耗。因此,國內有企業根據高強石膏的生產工藝和脫硫石膏的特點,發明了 “全封閉式熟石膏粉生產工藝”(發明專利號:200610012448.0);它與以天然石膏為原料的高強石膏生產工藝——蒸壓法相比,它減去了干燥、壓塊、蒸壓反應后的再破碎這些往復工藝過程;即減少了設備投資和工藝環節,又降低了能耗和加快了生產效率;目前,已利用這項技術和相應設備,以脫硫石膏為原料生產出了合格的高強石膏粉?!叭忾]式熟石膏粉生產工藝”還具有以下特點:(1)工藝簡潔,集烘干、煅燒、蒸壓反應為一體;(2)同一設備能生產多種產品(建筑石膏、高強石膏、陶模石膏);(3)無需除塵設備,潔凈生產;(4)壓力炒鍋沒有熱空氣排出,與其它采用蒸汽熱源的熟石膏生產設備相比,可降低熱耗40%--70%,從而產品成本低;(5)最低能利用100℃左右的各種熱源,尤其能夠有效利用蒸汽熱能(請參看《石膏建材》2008年第一期21頁)。

4、用脫硫石膏生產高強石膏設備的市場分析

由于我國高品位的天然石膏儲量小、產地遠離消費地;而脫硫石膏品位高、地域分布又很均勻;另外,高強石膏的應用領域又更加廣闊;因此用脫硫石膏取代天然石膏生產高強石膏必然是大勢所趨;如果按每萬噸高強石膏生產設備的市場價為100萬元,這個市場總量就可達數十億元。


七、石膏砌塊生產設備的市場分析

目前,國內石膏砌塊生產企業普遍規模較小,生產設備以全自動單機組或手工機組為主,全自動單機組年產可達12萬平方米左右,它是將澆注、凝固、脫模合并在1臺機組中進行,由于受熟石膏粉化學特性的制約,等待石膏凝固的時間6~10分鐘遠大于注漿1分鐘、脫模2分鐘的時間,下次注漿必須等上次澆注、凝固、脫模、復位后,共需15分鐘左右才能進行下一次生產;各道工序生產能力不配套,生產呈斷續性進行,致使生產效率低,綜合成本高。為了克服傳統石膏砌塊生產設備的上述缺點,國內有企業發明了連注式石膏砌塊生產線,將注漿、凝固、脫模相分離,在移動中完成水化反應,使攪拌注漿、水化凝固、脫模成型同時進行,如下圖所示:    這種生產線的產量不受石膏凝結時間快慢的影響;從而設備性價比高,生產出的石膏砌塊成本低;其配套模具及相關部件還可根據用戶要求調整更換,滿足市場需求的變化而生產出不同的砌塊種類及規格(厚度);年產量可達60萬平方米,其價格僅相當于同產量規模的二分之一。

隨著建筑市場對石膏砌塊優良性能的認可、市場需求量的增大,原有小規模的生產已經不能滿足較大建筑工地的施工進度;因此,更經濟、更迅捷的、可更換規格的連注式石膏砌塊生產線最有發展前景;我們按每60萬平方米(約6萬立方米)的連注式石膏砌塊生產線售價200萬元計算,單機組和連注式生產線各占石膏砌塊生產設備市場的一半,單機組的市場額為20億,而連注式生產線的市場額為10億。


八、紙面石膏板生產設備的市場分析

大的紙面石膏板生產企業已形成固定的產業組合,小的紙面石膏板生產設備廠家不是轉產,就是轉向外銷第三世界國家。


九、環保政策對熟石膏粉生產設備的要求

我國東部地區已嚴禁一般企業再用煤做熱源,絕不容許在處理燃煤脫硫廢棄物的同時又排放二氧化硫。因此,熟石膏粉(它包括建筑石膏和高強石膏)的生產設備只能采用重油、天然氣、煤氣或電廠的過熱蒸汽;但前三種燃料受價格和地域分布的局限,難以普及;然而做為脫硫石膏,主要產生在燃煤電廠,因此采用電廠的過熱蒸汽做生產熟石膏粉設備的熱源最為理想。不過對于蒸汽來說,它的熱能釋放并不是隨溫度的變化均勻分布,而是當蒸汽轉化冷凝成水時,85%的熱能才能釋放出來。例如:常壓下,100℃的液態水的熱焓為100千卡/kg,而100℃蒸汽的熱焓為639千卡/kg,其汽化熱為539千卡/kg,即100℃的蒸汽轉化為液態水時,釋放出的熱能占蒸汽總熱能的84.35%。不同溫度的過熱蒸汽和100℃熱水的熱焓值如表1所列。

所以,在熟石膏粉生產過程中,如果要最大限度地利用過熱蒸汽的熱能,就必須獲得過熱蒸汽釋放的汽化


熱熱能,這樣才可以將84%以上的熱能提供給熟石膏粉的生產中,成為有效能源。另外,生產熟石膏粉需要一

定的溫度范圍,如下圖所示: 一般工業常見的石膏脫水轉變溫度注:此圖摘自中國建材工業出版社出版的《石膏建筑材料》第73頁,由武漢工業大學岳文海教授所著而過熱蒸汽的換熱溫度如果按排出100℃的熱水考慮,過熱蒸汽的熱交換平均溫度(℃)可通過公式(1)來概算:換熱溫度=(過熱蒸汽初始溫度+100)÷2×蒸汽熱焓釋放比例+100×汽化水熱焓釋放比例                       ------------公式(1)

總結上述數據,可以通過下面的計算得到250℃的過熱蒸汽、能效最大時所提供的熱交換平均溫度為:

(250+100)÷2×0.076+100×0.924=105.7(℃)

過熱蒸汽為300℃時,則為:

(300+100)÷2×0.113+100×0.887=111.3(℃)

由此可見,過熱蒸汽在250℃~300℃時,只能滿足生產α-半水石膏(即高強石膏)的溫度條件;如果要生產β-半水石膏(即建筑石膏)就必

須解決熱交換溫度偏低的問題。


十、脫硫石膏前瞻性的應用及其研發方向

1、石膏代木產品——高強度纖維石膏板

1.1纖維石膏板簡介

纖維石膏板(或稱石膏纖維板),它是一種以石膏粉為主要原料,以各種纖維(如玻璃纖維、紙纖維、植物纖維等)為增強材料的一種新型建筑石膏板材。該產品除具有紙面石膏板的優點外,還具有很高的抗沖擊能力,內部粘結牢固,抗壓能力強,在防火、防潮、握釘力等方面具有更好的性能,其保溫隔熱性能也優于紙面石膏板。由于外表省去了護面紙,其應用范圍比紙面石膏板還有所擴大,并且更加環保,這是因為生產每平米紙面石膏析消耗0.5㎏(護面)紙,2007年我國產紙面石膏板9億多㎡共消耗紙50多萬噸(約為130多萬m3木材),而生產一噸紙需消耗2.5m3木材,相當于20幾棵大樹,造林成材要經歷12-16年,一畝地一般只能出材5立方;并且造紙業是世界第五大能源消耗者, 生產一噸紙約0.4噸煤,相當于生產一噸鋼鐵的能耗,同時還要消耗水200 m3。

1.2纖維石膏板的用途和市場

纖維石膏板具有相當大的應用靈活性和廣泛性,可作干墻板、墻襯、隔墻板、瓦片及磚的背板、預制板外包覆層、天花板塊、地板、防火門及立柱、護墻板以及特殊應用,如列車車廂隔板及船的隔倉板、室外保溫裝飾板等。纖維石膏板還可像木質板一樣機加工,制成各種飾面板、疊層板等用于室內的墻壁、家具、地板、屋頂基層及預制房屋等,而它由于不含甲醛,由全天然材料制成,無害無毒是一種綠色建材,并且可代替珍貴的森林資源。2006年我國木質人造板產銷量達7428萬立方米,其中使用了甲醛類膠粘劑450萬噸,其危害不可忽視;如果纖維石膏板取代木質人造板產銷量的十分之一,每年就可消化一千萬噸以上的石膏。

1.3纖維石膏板的傳統生產工藝

傳統工藝主要的缺點是:(1)采用干燥的建筑石膏粉再加水而生產,然后再干燥,工藝往復,能耗大;(2)與紙面石膏板相比,生產工藝復雜,設備昂貴,生產成本高;(3)本身強度與建筑用木制刨花板的強度還有很大的差距,用途受到局限。

1.4纖維石膏板的創新生產工藝

作者提出脫硫石膏深加工發展方向之一是煙氣脫硫系統聯產石膏制品;這是由于脫硫石膏在產出后含有較大比例的水分,根據傳統工藝采用脫硫石膏生產石膏制品的過程是:先烘干水分,生產出建筑石膏粉,然后再加水,最后經攪拌和澆注成石膏制品;而本方案的生產工藝中無需對脫硫石膏進行烘干,采用“水熱法”脫去脫硫石膏的一個半結晶水,獲得α-半水石膏的漿體,然后澆注或壓制成石膏制品。因此,本項技術方案既節約工業用水,也沒有先干燥、再加水的相反生產工藝,全套技術既科學又簡練,又節約能源,同時還節省干燥設備及其投資;另外, 這種工藝生產出的石膏制品強度高,比傳統工藝生產的纖維石膏板強度高30%,從而使其用途更加廣泛。由此可見,聯產石膏制品生產系統進入WFGD系統不僅能、增值,還可以省去WFGD系統中的真空皮帶脫水裝置。

2、高保溫的充氣石膏板的應用與研發

2.1問題的提出

我國房屋建筑的設計使用壽命是70年,但當前房屋建筑的外保溫隔熱層主要采用聚苯材料,而它的使用壽命只有15年,甚至不到15年就開始粉化脫落,從而影響建筑節能效果;這樣在建筑物的正常存續期間需要多次更換外保溫隔熱層,不僅麻煩,而且會因更換外保溫隔熱層的費用問題引起業主和業主之間、業主和房地產開發公司以及物業的各種糾紛。因此,可用于建筑物外墻的、能達到國家節能標準的石膏保溫墻體材料的研發和推廣應用就非常重要和迫切。

2.2不同材料的導熱系數

2.3石膏保溫外墻體的研發方向

在相同外部條件下,決定材料導熱系數高低的主要因素是材料的氣孔率,而材料本身物質的導熱系數對于材料整體的導熱系數則不是主要因素;例如,上表中玻璃微珠的主要礦物相是二氧化硅和三氧化二鋁,這兩種礦物的導熱系數分別是11 W/(m·k)和27 W/(m·k),均高于石膏的導熱系數(0.2~0.28 W/(m·k));但由于玻璃微珠的氣孔率遠高于充氣石膏板的,因此玻璃微珠的導熱系數僅是充氣石膏板的17%~24%。

另外,材料本身物質的強度是形成其氣孔率的決定因素,材料本身物質的強度高,就可以使材料的形成較高的氣孔率,從而形成較低的導熱系數;反之,亦反;例如,可以制成很細的鋼網,而不能制成很細的石膏網。上表中,各材料本身物質的強度與其導熱系數之間的對應關系也證明了上述觀點;例如,同是充氣石膏板,由高強石膏生產出的充氣石膏板,其導熱系數就低于建筑石膏生產出的充氣石膏板;這說明盡管這兩種充氣石膏板的本身礦物相都是石膏,但由于高強石膏的強度是建筑石膏三倍,高強石膏生產出的充氣石膏板的氣孔率高于建筑石膏的;因此,前者的導熱系數低于后者的。

我們還知道采用水熱法生產出的高強石膏,其強度又遠高于蒸壓法生產出的高強石膏,由此可見:如果采用連續式水熱法生產出的高強石膏漿液直接生產充氣石膏板,不僅可以降低制粉能耗,而還會進一步提高充氣石膏板的氣孔率,從而進一步降低現在工藝條件下生產的充氣石膏板的導熱系數,用于建筑物的外墻保溫,達到既不增加墻體厚度,又能達到節能60%~65%的領先指標;從而取代現在通用的建筑物外墻外保溫材料——聚苯材料,克服其易老化的重大缺陷;如果這種高保溫隔熱的充氣石膏板能開發成功,它的經濟效益和社會效益將無法估量!目前,這種高保溫隔熱充氣石膏板的研究工作主要是:充氣石膏板連續成型設備的研發及其與連續式水熱法生產出的高強石膏漿液澆注過程的銜接工藝設計,另外是高強石膏漿液的各種添加劑的選擇與配比。

3、石膏纖維

3.1石膏纖維簡介

石膏纖維又名石膏晶須,它指具有均一的橫截面、完整的外形、完善的內部結構,長徑比達到5~1000甚至更高的纖維狀單晶體。晶須的長度一般為10~1000μm,直徑一般在0.01~10 μm,最典型晶須的直徑在1 μm左右。目前已經工業化生產的晶須有碳化硅、氮化硅、氧化鋁、鈦酸鉀、硫酸鈣(石膏)晶須等;它們的突出特點是其強度極高,可以作為復合材料的增強組元使用。就目前世界高新技術領域分析,在所有纖維材料的大家族之中,雖然不能說石膏纖維是各項性能最好的,但它確實是所有纖維材料中生產工藝最簡單、生產技術最成熟、生產成本最低的;因此,它必然會得到更快速更廣泛的推廣應用。 石膏纖維用作中等強度的填充劑,特別是細徑纖維的補強效果與其它高性能纖維的增強效果相同,但價格僅為碳化硅纖維的1/300~1/1000;與塑料配合使用時,可提高抗拉強度、彎曲強度、彈性率和熱變溫度;也可代替石棉作摩擦材料、建筑材料、保溫材料。另外,石膏纖維還具有良好的電特性、阻燃性、耐熱性、絕緣性、熱傳導性,耐堿性、穩定性、對水和有機溶劑還都具有親和性,從而可以用于各種材料優良性能的提高和補充。而最重要的是石膏纖維還具有一般纖維材料無法比擬的優點:它對人體無害,能夠在人的胃液中分解;因此,石膏纖維將是一種極有發展前途的無機纖維新材料。

3.2石膏纖維的生產工藝及其研發方向

目前,石膏纖維成熟的生產工藝是水熱法;但原料采用的是高品位的優質天然石膏,這樣就限制了石膏纖維的廣泛應用;脫硫石膏品位高,它是否與優質天然石膏一樣也可以工業化生產石膏纖維那將是脫硫石膏產業中的一個重要的科研內容,另外再就是石膏纖維生產中所用催化劑的選擇和配比。


十一、我國脫硫石膏產業展望

雖然我國的石膏深加工工業近十年來在紙面石膏板的引領下,石膏深加工產品市場得到了十倍以上的飛速發展,其產品原料的比例已從十年前僅占我國天然石膏礦產量的10%左右提高到2007年的30%;紙面石膏板的年產量已達近10億平方米,但它已進入了平穩發展階段;作者預測下一個十年還是一個石膏行業迅速發展的黃金時期,但它將是石膏做為高強度的膠凝材料發展最為迅猛的階段;再加上脫硫石膏品位高、雜質少、消費地亦有大量供給;因此,如果處理每萬噸脫硫石膏的設備為100萬元,處理全部脫硫石膏的三分之一,就可達到數十億元的市場額;進一步的深加工,其設備也有數十億元的市場額;另外這些設備與技術還可以用于處理與脫硫石膏類似的、每年排放量也達4千萬噸的磷石膏的綜合治理,這個市場總額可達近百億;而更為可觀的是脫硫石膏的綜合利用所產生的經濟效益和社會效益,按每噸脫硫石膏綜合利用所產生的純利潤為50元,那么幾千萬噸的脫硫石膏和磷石膏每年就可以產生數十億的純利潤,由此而產生的社會效益更是無法用數字衡量!總之,脫硫石膏產出較均勻的分布特點,改變了原有的石膏產品生產地區遠離消費地區的狀況,這必然要打破原有的石膏產業分布格局;而脫硫石膏與天然石膏不同的物理形態,則使高強石膏生產設備發生重大革新;脫硫石膏的高品位特點,又促進了石膏產品的延伸發展;另外,脫硫石膏是被強制產出的,不加利用又污染環境,不同于天然石膏呈自然狀態深埋地下,對環境沒有影響,這樣在發展循環經濟、節能減排的政策推動下,脫硫石膏深加工產業必然是會超速發展。因此,一場石膏產業的大洗牌大發展開始了!那么在這次機會難得的石膏產業大洗牌中,誰先領悟和把握先機、誰掌握了先進的生產技術和設備(特別是高強石膏的)、誰壟斷了我國東部地區即石膏產品主要消費地區的脫硫石膏資源,誰就會成為石膏產業新霸主!

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