干法半干法脱硫灰及其焙烧产物在农业上应用的安全有效性研究评价

摘要：通过对邯郸马头电厂、广州恒运电厂的2 种脱硫灰以及广州恒运电厂脱硫灰与钾矿石高温焙烧产物进行了物理特性和化学成分分析，并在不同pH 值下进行了浸出实验，对可溶的有效元素、微量元素特别是重金属的含量进行分析比较，对3 种实验样品农业应用的安全有效性进行了研究评价。结果表明，3 种样品的重金属As、Cr、Cu、Mo、Ni、Pb、Zn、Cd 含量均远远小于国家标准，得出可以在农业上的安全使用；样品中的有效元素Ca、Mg、Fe、Al、Na、Si 的含量均在0.01%~1%之间，尤其是钾元素，实验浸出值在5%左右，可以在农业上得到有效的利用，因此在农业上应用有一定的有效性。

    干法半干法脱硫技术是近期发展较快的一类烟气脱硫技术。这类技术具有产物为干粉状和耗水率低的优点，很好地克服了湿法脱硫工艺的一些问题和不足，而且具有投资低、工艺简单、维护方便、占地少、脱硫效率范围广、与机组配合性良好、运行可靠及适应性强的优点，是目前最受关注的脱硫技术之一[1]。
    干法半干法脱硫灰一般都由亚硫酸钙、硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、少量氯化钙、氟化钙以及部分粉煤灰组成，其中CaO 和SO3 含量均明显高于普通粉煤灰[2-3]，并且其组成和性能的变化都较大[4-5]。有关脱硫灰的应用一直是人们所关注的问题，但是脱硫灰的这些成分大大地限制了脱硫灰的应用范围。首先，根据国家标准[6]：水泥生产中用作活性混合材的Ⅰ、Ⅱ级灰以及拌制水泥混凝土和砂浆时，用作掺和料的粉煤灰成品的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级灰中SO3 含量均不得大于3%。而脱硫灰中SO3 的含量却高达6%~8%[4，7]。其次，脱硫灰中还含有较多的可溶性卤化物（CaCl2 和CaF2），它们的存在会降低脱硫灰的活性。再次，脱硫灰中高含量的游离态氧化钙[8]也使脱硫灰在应用过程中会吸水膨胀，放出热量，使得水化时间延长，体积持续膨胀[9]。
    但是，脱硫灰渣中还含有农作物所必需的活性Si、Ca、S 以及K、Fe、Mg、Cu、Zn、B 和Mo 等微量元素，加之具有改善土壤结构、减少土壤中无机磷的流失、调节土壤酸碱度和无明显污染等优点，脱硫灰在农业上的应用越来越受到人们的关注。预计今后脱硫灰在农业上的应用将是脱硫灰应用的一个主要方面，在国内外已有很多有关的报道。清华大学的研究表明[3]：施用脱硫灰，不论对石灰质或酸性土壤都具有调节作用。Clark R B 等[10]研究也表明：脱硫灰可以修复酸性土壤，减轻由于pH 太低而引起的铝和锰对作物的毒害；提供植物所需要的养分如钙、硫、镁含量，改善土壤物理性质；有利于疏松板结土壤，改良钠质土；减少土壤中磷的流失；将脱硫灰与有机肥（粪肥，堆肥，生物固体）复合施用，也非常有利于作物增产。Sloan J J等[11]发现脱硫灰是作物易吸收的有效硼的主要来源，特别是在作物生长后期效果更为明显。
    但在农业上应用时，灰渣中的重金属超标问题和有效元素的可利用问题一直受到关注。因此，脱硫灰在农业上应用的安全性及有效性成了脱硫灰能否正常在农业上应用的瓶颈问题。