摘　要：对浙江省内的5个石灰石矿(富阳、诸暨、金华、建德、长兴)以及安徽芜湖的石灰石矿的成分、哈氏可磨性指数以及固硫性能进行了分析，并考虑到了其市场供给能力、运输条件等方面的因素，为浙江省内的电厂合理选用固硫剂提供了理论依据。

关键词：石灰石；固硫特性；品质分析

Analysis on quality of desulfurization absorbent ———limestone in Zhejiang province

PENG Hao，GUO Rui－tang，GAO Xiang，LUO Zhong－yang，NI Ming－jiang，CEN Ke－fa

(Clean Energy and Environment Engineering Key Lab of Ministry of Education，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China)

    Abstract：This paperis proposal for researching on the quality of desulfurization absorbent－Limestone.The experimentaims at the component，HGI，desulfurization characteristics，reserve and transportation of limestonein the diggings of Zhejiang province (Fuyang，Zhuji，Jinhua，Jiande and Changxing)and Wuhu in Anhui province，the results give a help for desulfurization absorbent select of power plant in Zhejiang province.
　　Key words：limestone；desulfurization characteristic；quality analysis


0　前言
　　SO₂是当今世界上量大面广的主要大气污染物，而我国是世界上SO₂排放最多的国家，带来的大气污染及酸雨问题日益严重，严重制约了我国经济的可持续发展。因此加强对SO₂排放的控制，特别是燃煤电厂SO₂的排放是我国控制二氧化硫污染的一项战略措施。
　　在目前众多的燃煤固硫技术中，石灰石－石膏湿法工艺占主导地位。在烟气固硫技术中，吸收剂的选择不仅仅要考虑其固硫特性条件如成分、固硫效率和速率、浆液的pH值、比表面积、孔隙率等，还要对其外部条件如市场供给能力、运输条件、产品制备费用及价格等方面进行比较。为此，我们在广泛收集资料的基础上，对浙江的富阳、长兴、诸暨、金华、建德等几个主要石灰石矿地区以及有着丰富资源和交通便利的安徽芜湖市进行了实地调研，初步掌握了石灰石资源与开发利用情况，这将有助于省内电厂对石灰石的供应地点进行合理的筛选。

1　浙江省石灰岩资源及利用情况概况
1.1　资源储量
　　截至2001年底，全省及各市经地质勘查探明的保有资源量见表1。

    除了上列勘查矿区的资源量外，尚有未经地质勘查而被开采建设的矿山234个。
　　各矿山的储藏量仅是采矿许可证规定的开采范围内，一般情况下资源分布范围远比允许开采的范围大。
1.2　矿产资源利用概况
1.2.1　石灰岩的开采量
    浙江省石灰岩资源丰富，属省内优势矿产资源。其产量与产值在甲类矿产(除砂、石、土之外)中位居首位。其主要用途是水泥原料，约占总用量的90％，其它用途为烧制生石灰、电石、碳酸钙粉体材料和灰钙粉，近年，燃煤电厂、热电厂固硫治污开始应用。
　　据浙江省国土资源厅《浙江省2001年度矿产资源开发利用情况汇总表》统计，石灰岩开发利用情况见表2。

　　表2所列产量的统计数据，与石灰石加工产品数及外销推算，产量相差很大，浙江省生产水泥耗用矿石5715万t，生产生石灰耗用550万t，外销500万t，以及其它产品耗用等，实际每年要消耗矿石7000万t以上。
1.2.2　石灰石生产加工能力
　　《浙江省建材工业“十五”规划纲要》确定，“十五”期间水泥生产控制在5000万t/a。目前浙江省水泥生产工艺的技改和新建项目发展势头强劲。2001至2003年，浙江省经贸委同意新上项目17个，其规模在2000～5000t/d的生产线合计为43000t/d，每年约新增生产水泥1300万t。预计17条生产线全部投产，浙江省水泥生产能力将达到6000万t/a。年水泥用石灰岩将达到7200万t。
　　矿物原料粉碎加工企业遍及浙江省，重质碳酸钙(方解石矿与结晶石灰岩)加工生产集中在长兴、富阳、建德等地，加工企业110余家，加工能力150万t/a，一般加工企业规模小，在1万t/a以下，规模较大的有4～6万t/a。浙江省轻、重碳酸钙的产量约占全国的1/5。

2　各典型矿区石灰石的固硫性能测试分析
2.1　不同产地的石灰石成分分析
　　固硫用的石灰石，其CaCO3的成分必须大于90％，也即CaO的含量大于50.4％，同时根据固硫石膏不同的处理方式对石灰石所含的杂质也有一定的要求，为此我们从浙江、安徽两省的典型矿区中采回6个样品进行分析，其结果如表3所示。

　　由表3可以看出，芜湖石灰石CaO含量最高，为54.29％，也即CaCO₃的含量高达97％，而且其杂质也最小，从成分分析上来看，芜湖的石灰石品质最好，其次是建德石灰石矿，其CaO含量为53.12％，也即CaCO₃的含量为94.9％，其杂质除SiO₂稍高外，其它杂质都还可以。富阳矿区和长兴矿区的CaO含量和杂质含量都比较接近，属于同一品质；均可作为固硫材料。
2.2　石灰石的哈氏可磨性指数分析
　　石灰石的哈氏可磨性指数关系到石灰石加工过程中的能耗，为此，我们从6个矿区采得了具有代表性的6个样品，并对样品进行了哈氏可磨性指数测试(参照GB/T2565—1998《煤的可磨性测定方法》进行测定)。仪器设备为江苏镇江科瑞制样设备有限公司生产的CHK—60型哈氏可磨性指数测定仪，哈氏仪的工作原理是根据磨碎定律(即磨碎煤粉所消耗的能量与煤粉产生的新表面积成正比)，把制好的一定粒度范围的样品放在哈氏仪里磨碎，然后筛分、称重、对照、校准图表、查出可磨性指数。经过CHK－60型哈氏可磨性指数测定仪的测定，6个样品的哈氏可磨性指数如表4所示。

　　由表4可以看出，哈氏可磨性指数最高的为芜湖和富阳矿区的石灰石，分别为90和89，这两矿区磨制石灰石的能耗最低；其次是长兴矿区，其可磨性指数为83，也属于能耗较少的一种石灰石矿；再其次是建德的石灰石，其能耗处于中等水平，能耗最高的是诸暨石灰石矿区、金华矿区的能耗也比较高。
2.3　不同产地石灰石固硫性能实验
2.3.1　实验目的
　　实践表明，影响石灰石固硫性能的因素有很多，石灰石的成分、石灰石的比表面积、石灰石的孔隙率等都决定了其固硫特性，为了直观地分析不同产地石灰石的固硫性能，分别将富阳、诸暨、金华、建德、长兴、芜湖6个矿区采取的石灰石样，配成浓度为10％的浆液，进行固硫性能比较。
2.4.2　实验流程(见图1)

　　实验采用1‰SO₂和N₂混合气体，模拟电厂锅炉尾气，通入盛有石灰石浆液的吸收瓶中。吸收后的气体，用NaOH溶液过滤后排空，并用气体流量计测定其流量，以测定时间段内通入SO₂的量。未被吸收的SO2通过直接碘量法来确定，二者之差便可得到被CaCO₃浆液吸收的SO₂。本实验对石灰石浆液吸收SO₂的全过程进行模拟，每3min测一组数据，得出这一过程中固硫速率变化曲线。
2.4.3　分析机理
　　直接碘量法是利用I₂的氧化性和I^－的还原性进行滴定的方法。由于固体I₂在水中的溶解度很小，I₂又有较强的挥发性，所以在应用碘量法时常采用I₂和KI的混合溶液，此时I₂在溶液中以的形式存在，即用溶液来直接滴定还原物质，因此也叫做碘滴定法。滴定时用淀粉作指示剂。直接碘量法应在酸性或中性介质中进行，因为在碱性介质中(pH＞9)I₂会发生歧化，反应如下：
      
    因而在用I₂滴定以确定的浓度时，要先用盐酸将溶液酸化。配制碘溶液时，在天平上称取一定量的I₂，溶于少量的KI溶液中，待I₂完全溶解后稀释至一定体积，配制好的溶液应保存在棕色磨口瓶中，再用已经标定过的Na₂S₂O₃溶液确定其浓度。滴定过程中所发生的反应如下：
      
    由此可以确定跟CaCO₃浆液反应后剩余的SO₂的量。
2.4.4　实验结果
　　我们对富阳、诸暨、金华、建德、长兴和芜湖等地的石灰石样品进行了实验，结果如图2、3、4所示(所配制的石灰石浆液浓度为10％)。

　　由图2、3、4可见，无论从固硫剂的利用率、固硫效率还是平均固硫速率来看，富阳矿的固硫性能都是最好的，其次是安徽芜湖矿，而建德和长兴矿两者的固硫性能相差不大。因此，选择的次序应是：富阳矿区、芜湖矿区、建德矿区、长兴矿区、诸暨矿区及金华矿区。

3　各矿区石灰石交通运输及成本价格比较
　　我们还对各个矿区的石灰石交通运输及成本价格进行了比较，结果如表5所示。

4  总论
　　综上所述，适合用作固硫剂的石灰石产地主要是芜湖、建德、富阳、长兴及金华5个地区，结合化学特性、资源储量、运输条件及价格等方面权衡，芜湖、建德及富阳3个地区应列为首选。

参考文献

［1］容銮恩，等.电站锅炉原理［M］.北京：中国电力出版社，1997.
［2］彭崇慧，等.定量化学分析简明教程［M］.北京：北京大学出版社，1985.