一、需求分析
作为工业生产排放出的工业废渣，我国工业副产石膏产生量巨大。2013年，我国包括脱硫石膏、磷石膏、钛石膏、氟石膏等在内的工业副产石膏排放总量达到1.8亿吨，其中，我国每年火电行业、钢铁行业和磷肥行业产生脱硫石膏和磷石膏的总量约为1.4亿吨左右。长期以来，由于没有找到有效利用途经，我国工业副产石膏多以堆场堆弃的方式进行处理，截至2013年底，磷石膏累计堆存量约为3亿吨左右，脱硫石膏累计堆存量约为1.3亿吨。石膏的堆存，不仅占用大量土地，增加企业生产成本，还造成环境污染。石膏堆放过程中，石膏中水分的蒸发使周围空气呈酸性，且石膏中可溶性磷、氟、硫等杂质随地表水渗入地下，使地下水磷、氟、硫等含量超标。石膏对土壤、大气和水系的污染不仅降低了农作物产量和质量，而且影响了当地居民健康，已引起氟骨病、氟斑牙等很多地方病例，造成的损失不可估量。在环境保护的要求下，如何有效地处理大量堆积的工业副产石膏已经成为我国乃至世界范围内一个迫在眉睫的问题。随着工业和建筑业的发展，各国的石膏开采量逐年上升，但是天然石膏是不可再生资源，照此开采下去将来必定会出现石膏资源的枯竭，尤其是对于天然石膏资源匮乏的地区，从可持续发展的角度开发利用工业副产石膏作为可再生资源具有很好的社会效益。
二、技术现状
工业副产石膏的综合利用是一项利国利民的重大课题，国内外围绕工业副产石膏的综合利用途径开展了大量研究，目前已提出了大量潜在的应用途径。其中，比较成熟的利用途径主要有农业土壤改良、建筑材料、水泥工业等领域。其中，农业上可利用工业副产石膏呈弱酸性的特点将其作为土壤改良剂，改良盐化、碱化土壤。但是石膏过量将使土壤酸化，硫、磷含量超标，反而对农作物造成危害；另外工业副产石膏企业多位于无盐碱性土壤的地区。因此，该途径仅能处理极少量石膏。工业副产石膏的主要成分为CaSO4·2H2O，利用工业副产石膏作为原料或掺料，经过改性，消除杂质对其性能的影响，可以代替天然石膏生产石膏建材。随着技术的不断成熟，工业副产石膏在建材行业的利用正在成为其资源化的主流。工业副产石膏中含有丰富的钙、硫资源，工业副产石膏分解制硫酸联产水泥技术不仅在充分利用其中钙、硫资源的过程中不排放固体废渣，还为企业提供了硫酸作为生产原料，具有很高的经济效益和环境效益，但是由于分解温度高、分解气氛控制难度高、分解难度远远高于石灰石、对工业副产石膏品质要求高等问题，该工艺在我国的推广应用有很大的难度。
三、技术内涵
工业副产石膏流态化分解制硫酸联产石灰技术，是在研究分析工业副产石膏分解制硫酸联产水泥工艺的基础上形成并发展起来的。技术内涵是：采用流态化技术，将工业副产石膏置于符合其分解特性的流态化分解炉中高效分解，所得高浓度SO2用于硫酸生产，分解得到的石灰粉直接用作建筑材料。工艺流程如图1所示。
图1 工业副产石膏流态化分解制硫酸联产石灰工艺流程
与传统的工业副产石膏分解制硫酸联产水泥工艺比较，工业副产石膏流态化分解制硫酸联产石灰工艺有如下优点：
第一，降低了对工业副产石膏成分的要求，普适性大大提高。
第二，不用配制水泥生料，减少了粘土等配料引入的杂质，副产石膏共融点高于水泥生料，应用流态化分解炉，分解炉的温度不超过1200℃，可避免分解炉结皮、堵塞问题，大幅度提高分解效率，产量高、能耗低。
第三，省去了水泥生产环节，工艺流程简单，投资少。
第四，改变传统工艺将工业副产石膏与焦炭混合物逐步升温的工艺制度，在石膏分解的高温区直接喷入焦炭，促进石膏分解，抑制副产物CaS的形成，提高分解效率，降低能耗。
第五，分解后排出的残渣为高纯度高活性生石灰粉，具有较高的利用价值，与联产水泥工艺相比，产品质量易于控制。
因此，与传统工艺相比，该技术更加可行，有巨大的社会效益和经济效益，适合我国京津冀地区循环经济产业构建，对该地区的火电行业、钢铁行业和磷化工行业发展意义深远。
四、主要技术指标
石膏脱硫率 ≥95%
尾渣CaO含量 ≥70%
产出气体SO2浓度 12~15%
硫酸循环利用率 ≥95%
