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陈永瑞
【摘 要】文章在介绍钢铁烧结机、燃煤电厂煤粉炉、循环流化床(CFB)锅炉三种典型干法脱硫灰的理化性质特点的根底上,依据龙净(中美合作)烟气净化副产物资源化争论中心的争论成果,结合国内相关争论报告、应用实践等,简要阐述干法脱硫灰在建材领域(包括加气混凝土砌块、矿渣微粉、防水卷材等)以及沥青混合料等道路工程应用领域方面的综合利用技术及其应用案例.
【期刊名称】《福建师大福清分校学报》
【年(卷),期】2025(000)002
【总页数】6 页(P15-20)
【关键词】干法脱硫副产物;理化性质;综合利用
【作 者】陈永瑞
【作者单位】烟气净化副产物资源化研发中心,福建龙净脱硫脱硝工程,福建龙岩 364000;福州大学材料科学工程学院,福建福州 350116
【正文语种】中 文
【中图分类】X705
随着雾霾问题的加剧，对 具有高协同净化效率的干法脱硫工艺，尤其是具有多种污染物高效协同净化效率的 DSC-M 干式超净技术〔脱硫效率可达 95%以上、出口 SO2 浓度掌握小于 35 mg/m3、出口 NOx 浓度掌握小于 50 mg/m3、
粉尘掌握小于 5 mg/m3、协同去除多种酸性气体〔SO3，HCl，HF 等〕和重金属
〔Hg，As，Pb，Se 等〕，且具有投资低、占地少、节水、节能、没有废水排放等优点〕，、钢铁厂烧结机、循环流化床锅炉再脱硫及工业窑炉等[1-2]，由其所产生的脱硫副产物数量也逐年增加，综合利用问题越来越引起人们的重视.
干法脱硫灰是一种型一般工业固体废弃物，其理化性质与一般粉煤灰有较大差异. 干法脱硫灰含水率低〔一般在 2%以内〕、粒径细〔中粒径约为 10-30μm〕，，硫和钙的含量高于粉煤灰，含硫主要矿物成 份是亚硫酸钙不同于石灰石湿法脱硫副产物含硫矿物成分为硫酸钙
〔CaSO4·2H2O〕.
干法脱硫灰成份和性质受烟气来源、脱硫工艺和运行工况的影响存在差异，〔性质和成份〕及其综合利用技术和应用实践.
干法脱硫灰的理化性质
干法脱硫是利用消石灰在高湿度吸取塔与烟气中二氧化硫反响脱硫，该工艺产生的副产物含硫矿物成分主要以半水亚硫酸钙为主，具体矿物成分及组成比例受烟气来源、、钢铁烧结机和循环流化床锅炉应用为例，分别介绍其脱硫副产物的性质和成份.
燃煤发电厂
干法脱硫工艺用于电厂煤粉锅炉烟气脱硫始于 20 世纪 80 年月，并且在 2025 年开头应用于大型发电机组〔高达 660MW〕〔Si〕、铝〔Al〕、铁〔Fe〕、钙〔Ca〕、硫〔S〕，主要矿物成份是亚硫酸钙和碳酸钙〔CaCO3〕，次要矿物成分为消石灰〔Ca(OH)2〕和硫酸钙
〔CaSO4·2H2O〕.因脱硫吸取塔前往往设有预除尘设备，粉煤灰
〔SiO2+Al2O3+Fe2O3〕含量与预除尘器效率有关，可能是主要或次要矿物成份 .
副产物一般具有火山灰胶凝性，胶凝性与粉煤灰和消石灰含量有关.
钢铁烧结机
干法脱硫工艺在国内从 2025 年开头应用于钢铁厂烧结机，主要工艺是循环流化床烟气脱硫，脱硫吸取塔前往往设有预电除尘，，〔CaCO3〕及反响剩余的局部氢氧化钙〔Ca(OH)2〕.因粉煤灰含量低，副产物仅具有微弱胶凝性，如要提高胶凝性，需要与含有火山灰性的细颗粒物质〔如粉煤灰、矿渣等〕混合使用.
循环流化床锅炉
干法脱硫工艺在国内从 2025 年开头应用于循环流化床锅炉〔炉内喷钙〕烟气再脱硫，大局部均承受循环流化床烟气脱硫工艺.
CFB 锅炉炉内喷钙，主要是利用石灰石〔CaCO3〕在流化床高温下〔850℃- 950℃〕分解产生 CaO，CaO 与 SO2、O2 反响产生无水硫酸钙〔CaSO4〕.因此， 烟气飞灰中除含粉煤灰成格外，还含有 CaSO4 及未反响的
粉煤灰，由于炉内喷钙的钙硫比到达 以上，纯炉内喷钙锅炉灰含有较高比例未反响的 CaO，应用于水泥等建材领域时，灰中残留 的 CaO 后期遇水缓慢消化生成氢氧化钙，易造成制品体积膨胀、 锅炉炉后配套DSC-M 干式超净工艺，可充分利用炉内喷钙未反响的 CaO 作为脱硫剂原料，消化后参与二次脱硫，降低副产物中的 CaO 含量，避开原炉内喷钙 CFB 脱硫灰应用于建材可能造成的体积膨胀问题.
循环流化床锅炉炉内喷钙加炉后干法脱硫产生的副产物，主要矿物组成是粉煤灰、无水硫酸钙〔CaSO4〕、半水亚硫酸钙和氢氧化钙〔Ca(OH)2〕，副产物一般自身具有火山灰胶凝性.
燃煤发电厂、钢铁烧结机和循环流化床锅炉 3 类典型干法脱硫灰的矿物组成及比
例范围如表 1 所示.
表 1 典型干法脱硫灰的矿物组成〔%〕来源 钢铁烧结机 燃煤发电厂 CFB 锅炉粉煤灰 ～ 16～73 62～79 CaSO3 27～65 10～41 ＜ 2 CaSO4 ＜ 2 ＜ 2 9～ 13 Ca(OH)2 4～12 3～10 3～8 CaCO3 15～42 10～30 7～15 CaCl2 ～4 ＜
2 ＜ 2
干法脱硫灰的综合利用技术及实践
，2025 年国内干法脱硫灰的产量已超过 1000 万吨，将来脱硫灰的产量还将大幅度增加，其综合利用问题亟待解决.
依据脱硫灰的理化特性，国内外学者及企业科研机构已争论开发包括水泥、蒸压砖、砂浆、路基材料等诸多干法脱硫灰产品[3-9].以下通过结合干法脱硫灰的相关争论
成果和龙净研发中心的试验争论、应用案例等，简要介绍几种干法脱硫副产物利用方式，包括建材领域的加气混凝土砌块、矿渣微粉、防水卷材以及道路工程领域的沥青混合料等.
加气混凝土砌块
在中国，蒸压加气混凝土砌块作为一种轻质混凝土制品，以粉煤灰/砂作为主要原材料进展商业化生产已有 40 多年.
加气混凝土砌块原材料有粉煤灰/砂、石灰、水泥、石膏、、比外表积大、以钙基为主，包含粉煤灰、消石灰、半水亚硫酸钙等活性成分的固体粉末材料，具有取代石膏、局部石灰及粉煤灰等用于生产加气混凝土砌块产品的可行性.
郭幻[10]通过试验验证，掺入 25%烧结机脱硫灰制得的蒸压加气混凝土砌块的抗压强度为 MPa，干密度为 682 kg/m3，可符合 GB 11968—2025 对 B07 级
的优等品要求.
龙净烟气净化副产物资源化研发中心经过对不同干法脱硫灰理化性质分析及试验， 证明添加适当比例的脱硫灰，通过配方设计，可以开发出符合国家相关标准的干法脱硫灰加气混凝土砌块产品，主要性能指标如表 2 所示，可满足国标 B07 等级指标要求.
表 2 干法脱硫灰加气混凝土砌块产品性能指标 单位 标准要求〔合格品〕 数值干密度 kg/m3 ≤725 704 抗压强度 MPa 平均值≥ 单组最小值≥ 抗冻性 MPa 冻后强度≥ %质量损失≤
干法脱硫灰在加气混凝土砌块的生产应用较普遍，在福建、河北、江苏、疆等全国各地均已有应用案例，脱硫灰掺量为 5%～15%.
复配矿渣微粉
矿渣微粉是由钢铁厂所产生的高炉矿渣磨细而成，其化学成分主要是 CaO： 32%～45%；SiO2：22%～41%；Al2O3：5%～15%；MgO：2%～15%；FeO：
%～%；MnO：%～%；TiO2＜ %；S：%～%.
高炉矿渣化学成分与水泥熟料相像，仅 CaO 含量略低，而脱硫灰作为钙基化合物的混合物，可以弥补矿渣的钙含量，增加矿渣的活性.
龙净研发中心针对不同干法脱硫灰在矿渣微粉上的应用做了系列试验争论，其中钢铁烧结机脱硫灰矿粉配方及其产品性能与商业矿渣微粉的比照方表 3 所示，结果说明适量干法脱硫灰可提高矿渣微粉早期强度，各性能指标均可满足国家标准 S95 等级矿渣微粉产品指标要求.
表 3 商业矿粉和脱硫灰矿粉的性能比照配比 7 天活性指数(%) 28 天活性指数(%)
流淌度比(%)S95 标准要求 75 95 95 商业矿粉 105 4%脱硫灰
103 6%脱硫灰 101 8%脱硫灰 101
10%脱硫灰 97
杨利香[11]的争论结果说明，承受烧结干法脱硫灰激发高炉矿粉能显著提高矿粉 7
天、28 天抗压强度，其缘由是脱硫灰中的消石灰、亚硫酸钙和碳酸钙等钙基化合物可与高炉矿粉二次水化产物〔CSH、CAH〕反 应， 形 成3CaO·Al2O3·CaSO4·32H2O、2 C a S i O3·C a C O3·C a S O4·1 5 H2O、
3CaO·Al2O3·CaSO3·11H2O 等水化产物，随着龄期增长，这些产物渐渐增多， 针状和片状水化产物与其他材料相互交织穿插，形成致密的整体，从而激发高炉矿粉的活性强度.
饶磊，周晨辉[12]等人争论认为，半干法烧结烟气脱硫副产物在矿渣微粉中掺量不超过 3%时，对矿渣微粉性能几乎没有影响.
干法脱硫灰含水率低、粒径细等特点，与矿渣微粉有着自然的相像性，两者理化性质接近，无需二次粉磨，尤其是钢铁厂干法脱硫灰与矿渣微粉具有同厂同源的区位优势，、福建等地已持续稳定应用多年，掺量可达 2%～5%.
沥青混合料
沥青混合料用矿粉是由石灰岩或岩浆岩等碱性石料经磨细加工的粒径小于 mm ，优点是吸水性和吸油值较小， 〔尤其是花岗岩等酸性石料〕与沥
青的粘结力，在石灰岩粉磨过程中往往还掺入肯定比例的消石灰粉.
干法脱硫灰是一种干态〔含水率小于 2%〕、细颗粒〔中位粒径 15 μm 左右〕、主要成分为钙基和粉煤灰的混合物，其中，脱硫灰中所含有肯定比例未完全反响的消石灰〔5%～20%〕，可作为沥青混凝土的抗剥落剂，提高沥青的粘结力，，亚硫酸钙性质稳定， 也是工业上常用的填料.
龙净研发中心对来自不同干法脱硫工程的脱硫灰承受马尔文激光粒度仪
Mastersizer 2025 进展粒径分析，并与《大路沥青路面施工技术标准〔JTG
F40—2025〕》对沥青混合料用矿粉粒度要求进展比照，结果如表 4 所示，干法脱硫灰粒径细，90%～100%以上颗粒＜，可完全到达标准中矿粉技术指标对粒度范围的要求，无须二次粉磨，综合利用简洁经济.
表 4 矿粉细度标准要求与干法脱硫灰粒径范围粒度范围 ＜ mm〔%〕 ＜ mm〔%〕 ＜ mm〔%〕矿粉标准要求 100 90～100 75～100 梅钢脱硫灰100 95～97 87～90 宝钢脱硫灰 100 99～ 87～93 三钢脱硫灰 100
钢脱硫灰 100 96 92 敬钢脱硫灰 100 100 100
李萃斌，苏达根[13]等的试验争论结果说明，以不大于 40%的脱硫灰与石灰石粉复合可制备沥青填料，所制备的沥青混合料各项指标均能满足标准要求，可应用于沥青道路工程，其中以约 30%脱硫灰取代石灰石粉所制备的复合沥青填料效果较好.
脱硫灰局部或完全取代矿粉应用于沥青混合料，在河北、，脱硫灰的掺量范围为 2%～10%.
防水卷材填料
防水卷材作为防水材料的主要产品之一，被广泛应用于房屋建筑、根底设施等外表的功能性防护材料，用于防止雨水、：沥青、沥青改性剂、填充料、胎基、，能转变沥青性能，提高软化点，增加耐热性、塑性和机械强度，，不与沥青发生化学反响，不影响沥青防水卷材的性能指标.
防水卷材用填料细度要求大于 180 目，干法脱硫灰的细度普遍为 200～300 目，
钙、碳酸钙均属于惰性材料，不会与沥青反响，具有替代滑石粉、石灰石矿粉用于
沥青防水卷材生产的可行性.
干法脱硫灰用作防水卷材填料作为脱硫灰的兴应用领域，，结合河北某防水卷材生产配方工艺，开展了脱硫灰应用于防水卷材的配方开发，脱硫灰防水卷材和石粉防水卷材的产品检测结果指标比照方表 5 所示，脱硫灰防水卷材各性能指标与石粉防水卷材相当，均能满足 GB 18242—2025《弹性体改性沥青防水卷材》中 PY 类Ⅰ.
表 5 脱硫灰防水卷材和石粉防水卷材产品的性能性能指标 单位 石粉 脱硫灰最大峰拉力纵向 N/50 mm 765 775 最大峰拉力横向 N/50 mm 525 510 最大峰时延
伸率纵向 % 32 31 最大峰时延长率横向 % 48 43 低温顺性 -20℃无裂缝 -20℃无
裂缝热老化拉力保持率纵向 % 92 92 热老化拉力保持率横向 % 90 94 热老化延长
率保持率 % 81 84 热老化延长率保持率 % 81 81 热老化低温顺性 -15℃无裂缝 -
15℃无裂缝尺寸变化率 % 质量变化率 %
脱硫灰局部或完全取代石粉用于沥青防水卷材生产，在河北等多家防水材料厂已得到推广并持续使用.
结论
干法脱硫灰含水率低、粒径细，不同于粉煤灰、石膏等工业副产物，其成分主要以半水亚硫酸钙为主，具体矿物组成及比例受烟气来源、脱硫工艺和运行工况等的影响.
不同来源干法脱硫灰理化性质不尽一样，应因材施用，因地制宜，实现综合利用.
干法脱硫灰依据其物理化学特性，可用于生产加气混凝土砌块、矿渣微粉、
沥青混合料、防水卷材等产品，已在国内各地实现推广应用.
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