脫硫石膏代替天然石膏生產(chǎn)復(fù)合水泥的研究及應(yīng)用

宋發(fā)忠

河南省商城縣水泥粉磨有限公司（465343）

0 前言

在水泥的生產(chǎn)過程中，天然石膏是目前水泥行業(yè)使用最為廣泛的緩凝劑。但由于天然石膏是不可再生資源，隨著我國水泥產(chǎn)能的不斷增大，天然石膏資源顯得日益緊張，價格也是逐年升高。為了解決這一難題，國內(nèi)部分水泥行業(yè)已經(jīng)起步將脫硫石膏利用到水泥企業(yè)生產(chǎn)中來。但由于脫硫石膏與天然石膏存在著物理、化學性質(zhì)上的差異會直接影響其在水泥領(lǐng)域的應(yīng)用效果，因此從脫硫石膏和天然石膏的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、小磨試驗數(shù)據(jù)及大磨工業(yè)性生產(chǎn)實踐等方面進行綜合對比分析,總結(jié)出脫硫與天然石膏對復(fù)合水泥性能的影響及相互替代情況。

1 脫硫石膏及天然石膏的性質(zhì)

1.1 物理性質(zhì)

原狀脫硫石膏外觀通常呈灰白色或灰黃色，當脫硫裝置運行不穩(wěn)定有粉煤灰進入時，脫硫石膏呈黑色含有15%～20%的附著水，呈膠粘狀。脫硫石膏粒度細，80 um以下的顆粒達97.1%以上，通常情況下，脫硫石膏粒徑為1～250 um，主要集中在30～60 um.而天然石膏為大塊狀，需要破碎機破碎后使用，易磨性差。

1.2 化學組成

脫硫石膏（信陽華豫電廠）與天然二水石膏（湖北荊門）化學成分對比見表1。

表1 脫硫石膏（信陽華豫電廠）與天然二水石膏（湖北荊門）化學成分對比

二者相比，脫硫石膏的SO3、堿、SiO2的含量明顯高于天然石膏，而MgO含量卻低于天然石膏。

2 脫硫石膏與天然二水石膏作水泥緩凝劑的對比試驗

2.1 試驗原材料

原材料分別為：信陽華豫電廠脫硫石膏、湖北荊門天然二水石膏、安徽金龍旋窯熟料、信陽華豫電廠粉煤灰、商城石灰石。

2.2 試驗方法

將各種原材料按復(fù)合硅酸鹽水泥配比要求計量后混均勻，按照GB/T1346-2011進行水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間和安定性的測定,按照GB/T17671-1999測定水泥各齡期強度。

2.3 試驗結(jié)果與討論

2.3.1不同石膏不同摻量對復(fù)合水泥物理性能的影響

由表2可知，摻脫硫石膏或天然石膏2%時，水泥凝結(jié)時間偏短，強度較低且不符合國家水泥標準規(guī)定。而摻3%～5%時，水泥的各項物理性能都符合國家水泥標準的規(guī)定。摻脫硫石膏3%～4%時水泥的凝結(jié)時間比摻2%及5%時偏長了30 min左右，但膠砂強度卻提高了10%以上，并且與摻天然石膏3%～5%相近。摻天然二水石膏3%～5%時雖凝結(jié)時間沒有明顯變化，但水泥膠砂強度隨著SO3含量的增加而略有提高。綜合以上實驗認為：當摻脫硫石膏3%～4%即SO3控制在2.0±0.2時與摻天然二水石膏4%～5%即SO3控制在2.3±0.2時生產(chǎn)復(fù)合水泥的物理性能基本一致。

2.3.2對水泥易磨性的影響

通過試驗還可以得出，粉磨時間相同時，加脫硫石膏的水泥比表面積都明顯偏大。這主要是因為脫硫石膏的易磨性比天然石膏要好，而且脫硫石膏本身是細粉物料，對熟料有助磨作用，所以在相同的時間內(nèi)，磨得的水泥細顆粒較多，比表面積明顯偏大。

2.3.3脫硫石膏對水泥膠砂強度的影響

因為脫硫石膏中含有部分未反應(yīng)的CaCO3和部分可溶性鹽，如K+鹽、Na+鹽，這些雜質(zhì)的存在有利于加速水泥水化，對促進水泥強度發(fā)展，激發(fā)混合材活性的充分發(fā)揮，對水泥結(jié)構(gòu)性能都有提高作用。在雜質(zhì)含量相同的情況下，就脫硫石膏而言，沒有參加反應(yīng)的碳酸鈣顆粒一部分以石灰石顆粒形態(tài)單獨存在，另一部分以核形式存在于二水硫酸鈣中心，這就增加了有效參與水化反應(yīng)的硫酸鈣顆粒數(shù)量，使其有效組分高于天然石膏，而天然石膏雜質(zhì)在水化時一般不能參加反應(yīng)，所以在一定程度上天然石膏性能不及脫硫石膏。

3 工業(yè)性生產(chǎn)

由于脫硫石膏水分偏大，高達20%以上，易堵塞下料點，直接是無法摻兌的。只能通過晴天晾曬后入庫，同時采用剛購進的化肥廠熱煤渣（溫度大約50℃左右）作載體，與脫硫石膏按1：1搭配，鏟車均勻拌料后入庫儲存。之后進入庫容50 t左右的錐形料槽，錐形料槽要求傾角大于70℃以上，槽口安裝振打器。下設(shè)皮帶秤將脫硫石膏與煤渣混合料通過微機配料入水泥磨。經(jīng)過一年多的大磨工業(yè)性生產(chǎn)得出了以下水泥性能，見表3。

表2 脫硫石膏與天然石膏性能

表3 水泥性能

圖1 摻兌脫硫石膏工藝圖

由表3說明：用脫硫石膏替代天然石膏是完全可以的，不僅可以略提高水泥質(zhì)量而且還對水泥磨機產(chǎn)量有利。

4 結(jié)論

通過研究可知，脫硫石膏與天然石膏在物理性質(zhì)、化學組成、礦物形成及比對實驗等方面都極為相似。脫硫石膏代替天然石膏作水泥緩凝劑的各項實驗和生產(chǎn)實踐數(shù)據(jù)都符合國家標準，這說明該種脫硫石膏可以代替天然石膏用作復(fù)合硅酸鹽水泥緩凝劑。又因為脫硫石膏作為固體廢棄物是資源綜合利用材料，成本遠低于天然石膏，所以用脫硫石膏代替天然石膏生產(chǎn)復(fù)合水泥能產(chǎn)生良好的環(huán)境效益、社會效益及為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。

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[2]孫延澤,趙輝.利用脫硫石膏代替天然石膏作為水泥緩凝劑[J].水泥技術(shù),2008(5)：73～76.

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