一种钢铁厂烧结烟气湿法脱硫石膏改良盐碱土壤的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钢铁厂烧结烟气湿法脱硫石膏的处理方法，尤其涉及一种将钢铁 厂烧结烟气湿法脱硫石膏应用于改良盐碱土壤的方法。
【背景技术】
[0002] 黑色金属冶炼及压延加工业是继电力行业之后的二氧化硫排放第二大行业，其中 钢铁冶炼中烧结工序是重点污染源。2013年，纳入环保部重点调查统计范围的、有烧结机或 球团设备的钢铁冶炼企业740家，占重点调查工业企业总数的0. 5%。共拥有烧结机数1258 台，其中447台有脱硫设施；有球团设备数598套，其中52套有脱硫设施。钢铁冶炼企业二 氧化硫排放量为199. 3万吨，比上年降低0. 4%，占重点调查工业企业排放量的11. 8%，占 黑色金属冶炼及压延加工业排放量的84. 8%。二氧化硫去除量为75. 8万吨，二氧化硫去除 率为27. 6%，比重点调查工业企业平均水平低44. 6个百分点。
[0003] 烧结烟气脱硫基本可以分成三类：湿法、半干法和干法。其中湿法即石灰石/石 灰-石膏法是目前应用最广泛的一种烟气脱硫技术，钢铁企业目前多采用此法，其原理是 采用石灰石粉/石灰制成浆液作为脱硫吸收剂，进入吸收塔与烟气接触混合，浆液中的碳 酸钙/氢氧化钙与烟气中的S02、以及鼓入的氧化空气进行化学反应，最后生成石膏。石灰 石/石灰-石膏法技术成熟，脱硫效率高，且脱硫剂价格较低，但产生大量脱硫副产物一一 脱硫石膏，且随着国内烧结脱硫设备的逐步普及，相应产生的脱硫石膏产量将与日倶增。由 于我国存在大量廉价天然石膏，因此品质较差的烧结烟气脱硫石膏在我国并没有得到有效 的再利用，虽然以有部分应用于水泥添加剂、路基材料、建筑材料等，但处理费用较高且在 国内应用并不普遍，部分钢铁企业仍釆取堆放和抛弃等较为简单的处置方式，占用土地，浪 费资源，且对环境造成二次污染。
[0004] 目前治理盐碱地的措施主要有物理改良、水利改良、化学改良、生物改良等。国际 上应用石膏改良土壤起源于十九世纪后期美国土壤学家Hilgad，而电厂烟气脱硫石膏改良 盐碱土壤是由日本东京大学教授松本聪和定方正毅在20世纪90年代初开始提出的。清华 大学专利CN200610011116. 0公开了一种燃煤烟气脱硫废弃物的用途及其改良碱性土壤 的方法，CN200810119806. 7介绍了燃煤烟气脱硫废弃物的应用及其用于盐碱地植树的方 法，专利CN200510063399. 9、CN200910091734. 4、CN201110190313. 4、CN201210589939. 7 均涉及火电厂燃煤烟气脱硫废弃物应用于改良盐碱性土壤的方法。而对于钢铁企业烧结烟 气湿法脱硫石膏应用于盐碱土壤改造的方案尚无报道。
[0005] 钢铁企业若能应用烧结烟气湿法脱硫石膏改造盐碱化土壤，可实现循环经济运行 模式，使企业在治理环境的同时，可以变废为宝，改善土地生态环境，保障我国粮食安全及 推动国家经济可持续发展。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于解决钢铁企业烧结烟气湿法脱硫石膏资源化利用问题，同时降 低盐碱化土壤的盐碱性，改善盐碱土地生态环境。
[0007]本发明利用钢铁厂烧结烟气湿法脱硫石膏中的钙离子（Ca2+)来交换土壤胶体中 附着的钠离子（Na+)置换，生成Na2SO4，从土壤胶体进入土壤溶液，随灌溉水下渗或经由排 水渠排走。从而降低土壤的碱化度，改善土壤的物理性状和土壤的团粒结构，增加土壤疏松 度和透水性，有利于植物生长和吸收水分养分。
[0008]本发明所用石膏为钢铁厂烧结烟气湿法脱硫石膏，湿法脱硫设备中产生的石膏浆 液经过沉淀，排去部分清液后，采用压滤机压块，吸附水10~30%，不需采用真空或烘干方 式进行脱水，既降低了处理过程的能耗，提高了处理效率，也防止了储存、运输过程中产生 粉尘造成的二次污染。
[0009] 石膏成分分析：参考《GB/T5484石膏化学分析方法》对钢铁厂烧结烟气湿法脱硫 石膏的附着水、结晶水、CaO、S03、SO2等进行分析，并通过折算得出石膏中CaSO4、CaSO3的含 量，干燥基中CaS04含量为60~70%，且不含其他水解为碱性的盐类成分；同时分析其重 金属、二噁英等有害物质的含量，在重金属符合农用及土壤的相关国家标准的情况下可直 接施用。一般情况下，烧结烟气湿法脱硫石膏中重金属含量符合相关标准，即使部分元素略 高于标准值，但由于施用量较少，且仅施用一次，施用后与土壤混合相当于进行了稀释，最 终土壤中重金属含量仍然符合土壤环境质量标准。
[0010] 本发明所述土壤为中度及重度盐碱化土壤，pH为8~10,碱化度>20%。
[0011] 施用量：保证施用的钢铁厂烧结烟气湿法脱硫石膏中CaSO4含量为1000 kg~ 3000kg/亩，地表抛洒施用，通过犁地使脱硫石膏与表层土壤混合均匀，经过>3次的灌溉或 雨水淋溶，水量每次80~100立方米/亩或更多。
[0012] 本发明提供了一种钢铁厂烧结烟气湿法脱硫石膏的新用途，将钢铁厂烧结烟气湿 法脱硫石膏引入盐碱土壤的改良中，不仅解决了钢铁厂烧结烟气湿法脱硫石膏的资源化利 用，降低堆放、抛弃等简单处理方式带来的资源浪费和二次污染，同时也能改善盐碱土壤的 物理性状和团粒结构，降低盐碱土壤的碱化度，使大面积盐碱荒地变成绿洲，改善土地的生 态环境，具有良好的社会效益和经济效益。
【具体实施方式】
[0013]使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例进行 详细描述。
[0014] 本发明实施例1和实施例2为钢铁厂烧结烟气湿法脱硫石膏应用于改良盐碱土壤 的试验情况，土壤选择滨海盐碱化土壤，碱化度ESP为63. 5 %，pH值为8. 38, 土样盐度大于 1 %，为高碱化度碱土。
[0015] 实施例1:钢铁厂A烧结烟气脱硫采用石灰-石膏法脱硫工艺，石膏经由箱式压滤 机脱水压块，根据石膏化学分析方法GB/T5484-2012分析其主要化学成分见表1，附着水 为26. 70%，经计算，CaSO4A48. 57%，重金属含量见表2符合农用粉煤灰中污染物控制标 准GB8173-87、土壤环境质量标准（二级）GB15618-1995等相关标准。根据本方法计算得 该种烧结烟气脱硫石膏改良盐碱土壤施用量为2000~6000kg/亩，实际施用量为4200kg/ 亩，均匀撒于盐碱土壤表面，经拖拉机犁地，使该石膏于表层土壤混合，分四次进行灌溉，每 次水量为85m3/亩，取每次灌溉后土壤样品，风干过筛后，按照重量比1:1进行水土混合，经 搅拌、沉淀后，吸取土壤溶液，过滤后测定滤液pH、电导率、盐度及离子浓度，见表3。可知随 着灌溉次数的增加土壤pH下降，电导率EC、盐度及离子浓度均大幅降低，且在第三次灌溉 时接近稳定，试验过程土壤的渗透性也有所改善，证明盐碱土壤的盐碱化程度得到改善。
[0016] 表1不同企业脱硫石膏主要化学成分（质量分数％ )
[0023] 实施例2 :钢铁厂B烧结烟气脱硫采用石灰石-石膏法脱硫工艺，根据石膏化学分 析方法GB/T5484-2012分析其主要化学成分见表1，附着水为10. 22%，经计算，CaSO4A 63. 37 %，重金属含量除Hg含量略高于土壤环境质量标准（二级）GB15618-1995,其他均符 合农用粉煤灰中污染物控制标准GB8173-87、土壤环境质量标准（二级）GB15618-1995等相 关标准，但考虑到石膏的施用量较少且仅一次性施用，故对土壤中Hg含量基本无影响。根 据本方法计算得该种烧结烟气脱硫石膏改良盐碱土壤施用量为1500~4700kg/亩，实际施 用量为3000kg/亩，均匀撒于盐碱土壤表面，经拖拉机犁地，使该石膏于表层土壤混合，分 四次进行灌溉，每次水量为90m3/亩，取每次灌溉后土壤样品，风干过筛后，按照重量比1:1 进行水土混合，搅拌、沉淀，并吸取土壤溶液，经过滤后，测定每次淋溶滤液pH、电导率、盐度 及离子浓度，见表4。可知随着灌溉次数的增加土壤pH下降，电导率EC、盐度及离子浓度均 大幅降低，且在第三次灌溉时接近稳定，试验过程土壤的渗透性也有所改善，证明盐碱土壤 的盐碱化程度得到改善。
[0024] 表4 土柱淋溶试验数据
【主权项】
1. 一种利用钢铁厂烧结烟气湿法脱硫石膏改良盐碱性土壤的方法，其特征在于包括如 下步骤： 1) 湿法脱硫设备中产生的石膏浆液经过沉淀，排去部分清液后，采用压滤机压块，吸附 水10~30%，不采用真空或烘干方式进行脱水； 2) 对烧结烟气湿法脱硫石膏进行化学成分分析，包括附着水、结晶水、Ca0、S03、SO2等， 并通过折算得出CaS0 4、CaSOj^含量；干燥基中CaSO4含量为60~70%，且不含其他水解 为碱性的盐类成分；同时分析其重金属、二噁英有害物质的含量，在重金属符合农用及土壤 的相关国家标准的情况下直接施用； 3) 保证施用的钢铁厂烧结烟气湿法脱硫石膏中CaSO4含量为1000 kg~3000kg/亩，地 表抛洒施用，通过犁地使脱硫石膏与表层土壤混合均匀，经过>3次的灌溉或雨水淋溶，水 量每次80~100立方米/亩。2. 根据权利要求1所述利用钢铁厂烧结烟气湿法脱硫石膏改良盐碱性土壤的方法，其 特征在于改良土壤为中度及重度盐碱化土壤，pH为8~10,碱化度>20%。
【专利摘要】一种钢铁厂烧结烟气湿法脱硫石膏改良盐碱土壤的方法，湿法脱硫设备中产生的石膏浆液经过沉淀、压滤机压块脱水；对脱硫石膏进行化学成分分析，分析其重金属、二噁英等有害物质含量，在重金属符合农用及土壤的相关国家标准的情况下可直接施用，施用量根据烧结烟气湿法脱硫石膏中CaSO4含量计算，采取地表抛洒施用，通过犁地使脱硫石膏与表层土壤混合均匀，经过灌溉或雨水淋溶，实现中度及重度盐碱化土壤的改良。本发明不仅解决了钢铁厂烧结烟气湿法脱硫石膏的资源化利用，降低堆放、抛弃等简单处理方式带来的资源浪费和二次污染，同时也能改善盐碱土壤的物理性状和团粒结构，降低盐碱土壤碱化度，改善土地的生态环境，使盐碱荒地变成绿洲。
【IPC分类】B09C1/08
【公开号】CN105057338
【申请号】CN201510441076
【发明人】崔衡, 王征, 刘洋, 冯美兰, 张勇军
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月24日