玻璃窑炉烟气治理脱硫废渣再利用分析

玻璃窑炉烟气治理脱硫废渣再利用分析

随着工业化进程加速，燃煤、燃油等能源的使用释放了大量二氧化硫（SO₂）和氮氧化物（NO_x），导致酸雨等环境问题产生。玻璃行业是典型的气型污染行业，其生产过程中产生的污染物主要来自于熔窑燃烧时排放的硫氧化物和氮氧化物。根据国家和地方政府制定的环保法规、排放标准以及可持续发展的要求，企业需对玻璃窑炉烟气进行除尘、脱硫和脱硝等治理。脱硫设备在处理这些气体时，会产生大量固体废弃物——脱硫废渣。这类废渣长期堆积不仅占用土地，还可能因重金属或有害成分渗漏对土壤和水体造成二次污染。传统填埋或堆放方式难以满足环保要求，亟需探索脱硫废渣的高效资源化路径。

脱硫除尘脱硝一体化工艺是我国现阶段在玻璃窑炉烟气处理过程应用最广泛的技术。其中脱硫原理为：在烟气通过烟道时喷射脱硫剂（消石灰），使烟气中的二氧化硫与氢氧化钙发生反应，生成硫酸钙和亚硫酸钙。脱硫废渣是一种呈碱性的固体废弃物（包括CaSO₃、CaSO₄等），处理成本较高，具有较高的自硬性倾向，较低的渗透率和较小的粒径，这些基础特性使得对烟气脱硫废渣的处理多以堆放为主，综合利用程度不足。

目前，关于脱硫废渣综合利用方面的研究已经取得了一定成果：①可用于水泥行业，作原料配料或混合材；②可制作建筑材料如石膏板、砌块和粉刷石膏等；③可用于土壤改良；④可回收有价成分；⑤可用于筑路、制砖等。但仍存在综合利用水平低、缺乏标准保障、天然石膏资源丰富地区应用动力不足等问题。

开发脱硫废渣的再生利用技术，可提高工业生产的可持续性、减少环境污染、降低生产成本、提高生产效率、增加企业的竞争力和市场份额。同时，暂未在国内外文献上见到将脱硫废渣用作干燥剂的相关研究和报导。因此，本文将系统研究脱硫废渣、消石灰和包装干燥剂的吸水性，以用于评估脱硫废渣作为干燥剂的应用效果，进行资源化利用

1实验部分

（1）实验材料

实验用主要材料包括：包装干燥剂（规格：150克/包）。厂商：安徽畅为商贸有限公司；消石灰。厂商：广西通达化工厂；脱硫废渣为某公司玻璃窑炉烟气治理脱硫废渣。

（2）实验设备、耗材

实验采用主要设备、耗材见表1。

 

（3）实验过程

在探究过程中，对实验材料分干燥与未干燥处理，目的是：①排除水分干扰：干燥组消除材料固有水分对反应活性和干燥剂吸水能力的干扰，确保实验变量可控；未干燥组模拟实际工业场景中未预处理的原料状态，验证工艺可行性。②优化技术经济性：若未干燥组性能达标，可省去预处理成本；若干燥组显著更优，则需权衡干燥能耗与效益。因此，设计了以下三种实验方案，验证有无水分对资源化工艺的限制程度，为工业化应用提供预处理需求和经济性优化的关键依据。

方案一：取两组脱硫废渣、消石灰和包装干燥剂样品，一组在烘箱中干燥1 h冷却后称重，记为M_d；另一组无需做干燥处理，记为m₀；随后分别放置在规格一致的蒸发皿上，在常温常湿的空气中吸水24 h、48 h和72 h后，称量其重量，干燥样品和未干燥样品分别记为M₁和m₁。记录吸水前后重量的变化，根据公式（1）计算吸水率（W）：

  W=[(M₁-M_d)/M_d]×100% 或 W=[(m₁-m₀)/m₀]×100%    （1）

由于在空气中，温度和湿度是不稳定的，并且气流、灰尘等因素的影响也干扰脱硫废渣的吸水过程。同时，恒温恒湿箱能精确控制湿度和温度，排除外界不稳定因素干扰，获得更可靠的数据，提高测试精度。另外，在模拟特定的工业应用环境下进行对比实验，还能进行加速老化测试，更好地评估脱硫废渣在实际使用中的吸水性能、耐久性和稳定性，为其资源化利用提供更准确、更有价值的参考依据。因此，为了控制环境因素、提高测试精度，在恒温恒湿箱的密闭条件下进行了方案二、三的吸水性能测试。

方案二：样品处理步骤同方案一，在常温高湿的密闭条件下（30 ℃、湿度100%的恒温恒湿箱）进行吸水性能测试，24 h、48 h和72 h后，称量样品吸水后重量，按照式（1）计算吸水率。

方案三：样品处理步骤同方案一，在高温高湿的密闭条件下（70 ℃、湿度70%的恒温恒湿箱）吸水24 h、48 h和72 h后，称量样品吸水后重量，按照式（1）计算吸水率。

2结果与讨论

（1）实验室基础数据实例

方案一的实验结果如图1所示，结果表明：在干燥和未干燥处理后，包装干燥剂（即硅胶干燥剂）的吸水性能远远优于消石灰和脱硫废渣。因此，在常温常湿的室温条件下，脱硫废渣作为干燥剂的效果不明显.

方案二的实验结果如图2所示，结果标明：在30 ℃、湿度100%的恒温恒湿箱中，脱硫废渣的吸水率最大值为42.91%，明显优于消石灰和包装干燥剂的吸水性；与方案一中的吸水率对比，脱硫废渣的吸水性能大幅度提高。可归结为：恒温恒湿箱能精确控制湿度和温度，排除外界不稳定因素干扰；脱硫废渣具有较高的比表面积和含有一定的亲水性物质。因此，在常温高湿和较为密闭的条件下，使用脱硫废渣作为干燥剂效果明显。

方案三的实验结果如图3所示，结果表明：在高温高湿且密闭的条件下，消石灰和脱硫废渣的吸水率最大约为4.5%，远远低于最大值为22.41%的包装干燥剂；然而反应24 h后包装干燥剂的吸水率呈下降的趋势，说明包装干燥剂趋于饱和甚至发生老化；脱硫废渣吸水率缓慢增加未发生老化，但其干燥效果一般。

通过上述实验对比发现，脱硫废渣在常温高湿的环境下具有较好的吸水性。

（2）生产线基础数据实例

为了探究脱硫废渣在生产线上的实际应用效果，取等量的少量包装干燥剂、少量消石灰、少量脱硫废渣和大量脱硫废渣于玻璃窑炉蓄热室进行干燥性能的测试，蓄热室温度为29 ℃。对蓄热室湿度和不同样品的重量进行记录，测试结果如图4所示。

通过图4的吸水率曲线可以看出，在温度为29℃，湿度为86%（第2~8天保持恒定）的蓄热室中，少量脱硫废渣的吸水率在第1~5天的吸收速率最为明显，第8天后高达28.51%；而少量包装干燥剂和少量消石灰仅在第1~2天时吸水速率增加明显，2天后吸水率缓慢上升。同时，在实验过程中，观察到大量脱硫废渣随干燥时间增加，粉末结块越明显，且大量脱硫废渣的吸收曲线与包装干燥剂相近，其第8天的吸水率达到17.31%，说明在大量使用的情况下，脱硫废渣的吸水性能与包装干燥剂的干燥性能相近，脱硫废渣干燥效果较为理想。因此，在常温高湿且大面积的环境下，可使用大量脱硫废渣作为干燥剂，实现资源化利用

（3）小结

①在常温常湿环境下，干燥组和未干燥组脱硫废渣的吸水率最大值分别为9.39%和9%，弱于包装干燥剂的吸水性能（28.11%和21.85%）。因此，在常温常湿的条件下，硅胶干燥剂吸水效果最优。

②在30 ℃、湿度100%的恒温恒湿箱中，经过干燥和未干燥处理的脱硫废渣吸附72 h后吸水率皆优于消石灰和包装干燥剂的吸水性，高达42.91%。因此，在常温高湿且密闭的环境下，可选择脱硫废渣作为干燥剂。

③在高温高湿的密闭环境下，消石灰和脱硫废渣的吸水性能远远差于包装干燥剂的吸水性能。原因可归结为：高温增加了水分子动能和高湿环境的水蒸气压力，使水分子更难以被固体表面吸附。因此，在高温高湿的密闭环境下，脱硫废渣作为干燥剂的效果一般。

④通过比较吸水率可以发现，使用量较少的情况下，包装干燥剂和脱硫废渣具有较好的吸水性。大量脱硫废渣的吸水率为17.31%，吸收曲线与包装干燥剂相近，说明在常温高湿的条件下，脱硫废渣干燥效果较为理想

3结论与展望

通过实验验证与数据分析，玻璃窑炉烟气脱硫除尘脱硝一体化处理过程中产生的脱硫废渣在常温高湿且密闭环境下表现出优异的吸水性能，可以作为干燥剂使用，变废为宝，实现脱硫固体废弃物的再利用。脱硫废渣作为干燥剂回收利用，应用较为广泛，如在湿度较大气候条件下，改善成品玻璃易发霉、碱性砖材因受潮引起水化、保温材料储存受潮导致的保温性能下降等问题。

脱硫废渣含有多种化合物，成分复杂，未来应探究脱硫废渣的改性技术，通过添加一些助剂或进行表面处理等方式，改善脱硫废渣的物理和化学性质，提高其干燥性能和稳定性。

 

 

作者单位：广西南玻新能源材料科技有限公司

2025年第5期