脱硫石膏改良盐碱地的应用现状和发展趋势

　　引言

　　随着快速的经济增长和资源需求增加，中国正在面临一系列的环境污染问题，特别是燃煤产生二氧化硫污染环境问题。由于受到经济的限制，大部分燃煤燃烧前不经过脱硫处理，严重污染了环境。现在公认的脱硫过程是烟气脱硫过程，是控制二氧化硫污染的主要方式，石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫技术采用廉价的石灰石或石灰作为脱硫吸附剂，因其具有脱硫效率高、运行稳定，运行费用低等特点，得到了广泛的应用。脱硫石膏是石灰石（石灰）/石膏经湿法烟气脱硫的副产物，又称为燃煤烟气脱硫废弃物，是经过细分的湿态晶体，是高品位的二水硫酸钙（CaSO4· 2H2O），具有产生量大、资源化程度低等特点，因此对其再利用也成为国内外的研究热点。从20世纪90年代后期许多国家都致力于脱硫石膏的再生资源化利用开发工作，并且在理论和实践上取得了较大的成果[1].尤其在建筑业的用途较为广泛，主要用于建筑材料和建材制品，另外在矿山填埋及公路路基回填材料等领域也有应用。

　　由于人们对脱硫石膏性质及功能认识的不断深入，脱硫石膏在农业上的应用也得到了广泛的发展。各国学者的研究表明利用工业脱硫石膏改良盐碱地具有良好的经济效益和生态效益[2-3].

　　土壤盐渍化是世界旱地农业面临的四大生态环境问题（干旱缺水、水土流失、风蚀沙化和土壤盐渍化）之一，给农林业生产造成了严重影响。联合国粮农组织的资料表明，其总面积约达9.5×108hm2,占地球陆地面积的7.26%.中国也是盐渍化土壤分布广泛的国家，其面积约为1.0×108hm2,分布于辽、吉、黑、冀、鲁、豫、晋、新、陕、甘、宁、青、苏、浙、皖、闽、粤、内蒙古及西藏等19个省区。而且，近年来宁夏地区土地盐渍化程度日趋加重，其中仅银川地区中度和重度盐渍土达到4597.5 km2,占总面积的50%以上。为缓解耕地面积减少和人口增长的压力，合理改良和开发利用盐碱地，可持续利用和保护土壤资源，实现食物质量安全、生态安全和城乡人居环境安全，促进国家生态文明建设，都具有重大的现实意义和深远的历史意义[4].碱性土壤表面盐分积累造成土壤渗透性差，不利于植物的生长[5-6].二价阳离子的加入可以减少黏土分散，增加土壤的渗透系数[7].石膏或石灰中的Ca2+代换盐碱土中的Na+实现盐碱土的改良[8],石膏对植物无毒，适度的溶解性和易于搬运的特点，使得石膏成为最常见的盐碱地改良剂[9],因此，笔者从脱硫石膏的主要成分、特征、功能、中国盐碱地改良现状及脱硫石膏在盐碱地改良中的作用等方面，论述了脱硫石膏改良盐碱地的应用现状和发展趋势。

　　1 脱硫石膏的物理化学特性

　　脱硫石膏与普通石膏性质相似，由于杂质成分上的差异，导致两者在脱水特性、易磨性及煅烧后的熟石膏粉在力学性能、流变性能等宏观特征上的不同[10].

　　从颜色上来看，脱硫废弃物-脱硫石膏为浅灰色。分析原因可能是与含有一定量的粉煤灰有关。原始物理状态的脱硫石膏呈单独的结晶颗粒存在，具有较高的含水量，一般在10%左右甚至更高，因此流动性差；烟气脱硫石膏呈较细颗粒状，平均粒径约40~60 μm,颗粒呈短柱状，径长比在1.5~2.5之间[11].为了保证脱硫石膏化学成分的稳定性，提高烟气脱硫效果，在烟气脱硫过程中，技术上对用于烟气脱硫的石灰石（或石灰粉）中的氧化钙含量有较高的要求。

　　脱硫石膏的主要成分是CaSO4,其中二水硫酸钙含量在90%以上，游离水在10%左右，还含有飞灰、碳酸钙、亚硫酸钙以及钠、钾、镁的硫酸盐或氯化物组成的可溶性盐[12].具体理化性质如表1所示。
　　
　　2 脱硫石膏对土壤的作用

　　国内外学者开展了脱硫石膏对土壤的影响的广泛研究，脱硫石膏对土壤的影响在很大程度上取决于原始煤炭的特性和土壤调查结果。脱硫石膏溶解产生Ca2+离子置换土壤胶体上交换性Na+离子，在水的作用下将被置换的钠盐从土壤中淋洗从而降低了pH值、土壤碱化度并改善土壤理化性质，同时脱硫石膏可增强土壤的离子吸附能力，提高土壤持水性。很多研究结果表明，脱硫石膏微溶于水，故脱硫石膏中的Ca2+浓度能在短时间内增加，从而缓解Al3+的毒害作用[13],同时由于脱硫石膏中含有一定量的未完全反应的CaCO3,可以中和土壤中H+,从而提高土壤的pH.脱硫石膏在生产过程中与飞灰混合后，会含有某些微量元素（如硼），对缺乏此类微量元素的土壤具有改良的作用。但是，脱硫石膏可能产生一些副作用，如重金属的溶出[14].