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1、脱硫石膏对水泥性能的影响1 引言 脱硫石膏是火力发电厂烟气脱硫时由SO2和CaCO3反应生成的一种工业副产石膏,主要成分为CaSO4·H2O,还有一些杂质,如未反应完全的碳酸钙,石灰石中所含有的其它杂质和少量钾、钠盐,一般含量不大于0.5%。脱硫石膏产量大,不受天然石膏产地的限制,将其用于水泥生产已引起人们的广泛关注。国外已有成功地应用脱硫石膏作水泥缓凝剂的经验,我国近年才有脱硫石膏产出,尚未对其作水泥缓凝剂进行过系统研究,本工作针对发电厂年产30万吨脱硫石膏综合利用问题进行了深入研究。 工业副
2、产石膏作为一种废弃物会污染环境。将废弃物资源化,使用脱硫石膏作水泥缓凝剂是非常有效的途径。这将给排污单位和水泥厂创造好的经济、社会、环境效益。2 材料与实验方法 主要原材料有脱硫石膏、天然石膏、水泥熟料、矿渣、粉煤灰,化学成分如表1。 表1 原材料化学成分原料CaOSiO2SO3Al2O3MgOFe2O3H2OLoss脱硫石膏31.582.6742.410.641.000.4519.22 天然石膏31.504.3041.091.731.301.1516.50 水泥熟料65.1020.060.486.
3、582.113.43 矿渣39.533.20.1012.504.502.99 粉煤灰3.3042.801.0324.801.1021.10 4.1 脱硫石膏为灰白色粉末状,0.045mm方孔筛筛余1.0%。主要杂质为未反应完全的CaCO3和部分可溶盐。从化学分析可知,脱硫石膏不含对水化性能有负影响的杂质,适宜作水泥缓凝剂。 天然石膏为灰白色块状。 粉煤灰为电厂干排灰,物理性能见表2。 表2 粉煤灰物理性能含水率(%)密度(kg/m3)堆积密度(kg/m3)28d抗压强度比(%)0.525
4、70108072.2 矿渣为水淬高炉矿渣。 将水泥熟料、石膏及各种混合材按配比要求计量后在球磨机中混磨30min,水泥细度达到国家标准要求。实测值,水泥0.08mm方孔筛筛余为7.0%～8.2%。复合水泥细度2.8%～4.7%。依据国家标准,对硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合水泥的性能进行了全面测试。3 结果与讨论3.1 脱硫石膏对硅酸盐水泥、普通水泥性能的影响 脱硫石膏对硅酸盐水泥、普通水泥性能的影响如表3、表4所示,从试验结果可知,脱硫石膏的掺量大于2.0%时,水泥凝结时间能够
5、满足标准要求,安定性合格,随着石膏掺量增大,凝结时间延长,但强度变化不明显。与相同掺量天然石膏的水泥相比,脱硫石膏作缓凝剂的水泥初凝时间有所提前,终凝时间相差不大,强度比后者高5%左右。脱硫石膏掺量在2.5%～4%之间水泥性能较好。掺量低于2%,水泥的缓凝效果达不到要求。从上述结果可知,脱硫石膏可以和天然石膏一样用于硅酸盐水泥和普通水泥的生产。表3 脱硫石膏对硅酸盐水泥性能影响石膏种类掺量(%)标准稠度用水量(ml)初凝(h:min)终凝(h:min)安定性3d强度(MPa)28d强度(MPa)抗折抗压
6、抗折抗压脱硫石膏21200:140:41/////2.51201:062:15合格6.135.79.270.331201:052:37合格6.034.99.271.441202:153:05合格6.234.78.969.551202:453:57合格5.934.19.168.7天然石膏21130:110:17/////31131:572:34合格5.734.18.967.541122:353:06合格6.135.09.070.151102:553:48合格5.734.58.768.3表4 脱硫石膏对普通
7、水泥性能影响石膏种类掺量(%)标准稠度用水量(ml)初凝(h:min)终凝(h:min)安定性3d强度(MPa)28d强度(MPa)抗折抗压抗折抗压31201:452:55合格4.828.98.160.3脱硫石膏41201:573:05合格4.527.38.161.451202:073:28合格4.626.87.860.2天然石膏31201:573:03合格4.727.97.860.751202:093:15合格4.627.68.262.1 注:普通水泥中,矿渣掺量为15%。 表5 脱硫
8、石膏对矿渣水泥、粉煤灰水泥性能影响石膏种类掺量(%)活性材掺量(%)初凝(h:min)终凝(h:min)安定性7d强度(MPa)28d强度(MPa)抗折抗压抗折抗压脱硫石膏3矿渣331:472:52合格5.4930.88.3855.442:183:12合格6.6838.78.7257.452:303:24合格6.6638.68.9152.93粉煤灰202:304:10合格7.0542.58.258.542:103:55合格6.9742.08
