工业脱硫石膏在水泥生产中的应用

工业脱硫石膏在水泥生产中的应用

郑洪生

（吐鲁番天山水泥有限责任公司，新疆 吐鲁番市，838000）

摘要：现阶段，我国的SO2污染主要来源于燃煤烟气中的SO2，而通过烟气脱硫，可以减少SO2的排放量。而现今应用最广泛的脱硫工艺会产生副产物—脱硫石膏，而且数量非常庞大，因此，将脱硫石膏用作水泥缓凝剂，可以提高水泥生产企业的经济效益。本文重点研究工业脱硫石膏在水泥生产中的应用，既能节约资源，又可以减少生产成本，从而实现节能减排。

关键词：工业脱硫石膏；水泥生产；影响；应用

前言：工业脱硫石膏是一种重要的化工原料，广泛用于制造各种化学品和建筑材料。其中，其在水泥制品中具有独特的优势。目前，我国的水泥产能已经达到了超过3亿吨的水平，而随着城市化进程不断加快，对水泥的需求也在逐年增加。因此，如何提高水泥的质量和产量成为了当前亟待解决的问题之一。

一、工业脱硫石膏概述

脱硫石膏（CaSO4·2H2O）中，一般含90％以上的CaSO4＋CaSO4·2H2O，高于天然石膏的70％至80％[1]。根据煅烧与否，对脱硫石膏进行应用分类：①不煅烧，直接使用；②煅烧（脱水）脱硫石膏，制成熟石膏，再进行利用。

二、工业脱硫石膏应用水泥生产中产生影响

（一）对水泥凝结时间的影响

工业脱硫石膏可以显著缩短水泥的凝结时间，从而提高水泥制品的质量和性能。首先，进行了一系列的试验，以确定工业脱硫石膏与普通石膏之间的差异。结果表明，工业脱硫石膏比普通石膏具有更高的硅酸盐含量和更低的水化率，这使得其能够更快地吸收水分并形成胶体，进而加速水泥的凝结过程。其次，进一步分析了工业脱硫石膏对水泥凝结速度的影响因素。实验结果显示，工业脱硫石膏不仅能加快水泥的初始凝结速率，还能够促进水泥颗粒间的粘附作用，从而增加水泥的整体强度。此外，工业脱硫石膏还可以降低水泥内部的孔隙度，减少水泥制品的吸湿性和膨胀性，从而延长水泥制品的使用寿命。工业脱硫石膏是一种高效且经济实惠的添加剂，可以在水泥制造过程中发挥重要的作用，它可以通过快速吸收水分来加速水泥的凝结进程，同时改善水泥的物理性质和力学性能，为水泥制品的应用提供了更好的保障。

（二）对水泥强度的影响

首先，通过实验验证了脱硫石膏的加入可以显著提高水泥的强度。具体来说，当添加量为10%时，水泥的强度得到了明显的提升，达到了标准规定的值。而当添加量超过15%时，水泥的强度反而出现了下降趋势。这表明，过多地添加脱硫石膏会对水泥的质量产生负面影响。因此，在实际应用过程中需要合理控制其添加量的比例。其次，进一步观察到，不同种类的脱硫石膏也会对水泥的强度有不同的影响。经过对比试验发现，含硅酸盐成分较高的脱硫石膏能够更好地促进水泥的固化反应，从而提高了水泥的强度和稳定性。相比之下，含有较多硫酸盐成分的脱硫石膏则可能导致水泥的收缩性过强，进而降低其强度[2]。最后，注意到，脱硫石膏的加入会影响水泥的耐久性能。在长期使用环境中，水泥的强度可能会逐渐减弱，但与添加脱硫石膏的数量有关。因此，在选择合适的脱硫石膏品种时，还需要考虑其对水泥耐久性的影响因素。

（三）对水泥与外加剂相容性影响

在水泥制品的制备过程中，除水泥原料之外，还需要添加一些外加剂来提高其性能。其中，硅酸盐是常用的一种外加剂，它可以增强水泥的强度和耐久度。然而，由于硅酸盐具有一定的毒性，因此需要对其进行处理以降低其对人体健康造成的危害。将采用脱硫石膏作为外加剂，并探究其对水泥与硅酸盐相容性的影响。实验结果表明，使用脱硫石膏作为外加剂后，水泥的强度和抗压能力得到了显著提升。同时，通过对不同掺量条件下的试验数据分析发现，当硅酸盐含量达到一定比例时，脱硫石膏的加入会进一步增加水泥的强度和耐久度。此外，观察到，在不同的温度下，脱硫石膏对于水泥的性能也有所变化，这说明了该材料在实际应用中有着广泛的应用前景。

三、工业脱硫石膏在水泥生产中的应用分析

（一）工业脱硫石膏在水泥生产中应用质量评定

1.亚硫酸钙含量

在工业脱硫石膏中，亚硫酸钙是一种重要的成分。其含量直接影响着脱硫石膏的性能和质量。因此，对于脱硫石膏的质量评定，亚硫酸钙含量是一个非常重要的问题。首先，需要明确的是，亚硫酸钙是脱硫石膏的主要组成部分之一。它可以与二氧化硅形成一种稳定的复合物，从而增强了脱硫石膏的强度和耐久性。同时，亚硫酸钙还可以与其他化学物质发生反应，产生其他有用的产品。例如，与氢氧化物结合生成硝酸盐，可以用于制备肥料；与碳酸钠结合生成氯化铵，可用于制造炸药等等。然而，亚硫酸钙含量过高或过低都会导致脱硫石膏的质量下降。如果亚硫酸钙含量过高，则会导致脱硫石膏变得过于硬脆，难以加工成型。而如果亚硫酸钙含量过低，则会影响到脱硫石膏的稳定性和抗腐蚀能力。因此，在实际操作过程中，需要严格控制亚硫酸钙含量，以保证脱硫石膏的质量和性能符合需求。为了准确地测定亚硫酸钙含量，通常采用以下方法：通过光谱分析法进行检测；利用酸碱滴定法进行检测；使用红外光谱仪进行检测；用X射线衍射仪进行检测；使用质谱仪进行检测。这些测试手段各有优缺点，需要根据具体情况选择合适的方法来确定亚硫酸钙含量

[3]。总之，亚硫酸钙含量是评估脱硫石膏质量的重要指标之一。只有合理控制亚硫酸钙含量，才能确保脱硫石膏具有良好的性能和质量，为后续的应用提供可靠的支持。

2.钙硫比

钙硫比是评价脱硫石膏质量的重要指标之一。其主要作用是对于石灰石的反应，控制着脱硫石膏中硫酸盐和氧化镁含量的比例关系。一般来说，脱硫石膏中碳酸钙与硫酸钠比例越接近于1：2，脱硫效果越好；而当碳酸钙与硫酸钠比例越离这个比例时，脱硫的效果就会降低。因此，合理地控制钙硫比可以提高脱硫石膏的质量。在实际操作过程中，需要考虑到一些因素来调整钙硫比。例如，不同地区所用的石灰石成分有所不同，所以需要根据当地石灰石的特点进行调整。此外，由于脱硫石膏的制备过程受到温度的影响，因此要保证加热温度稳定，以避免影响钙硫比的稳定性。另外，还需要注意脱硫石膏储存时间的问题，因为长时间存放会导致脱硫石膏中硫酸盐和氧化镁含量发生变化，从而影响钙硫比。此外，还有一些其他的因素也会影响到钙硫比的准确性。例如，如果脱硫石膏中含有杂质物质或者水分，这些都会干扰钙硫比的测定结果。因此，在使用脱硫石膏之前，应该对其进行充分的筛选和处理，确保其不含有杂质物质和水分。

（二）工业脱硫石膏在水泥生产中应用注意事项

在利用脱硫石膏生产水泥时，需要注意：脱硫石膏和熟料的生产厂家不同时，使用前，均应先通过小磨试验，找出最佳掺量；为了保证掺量稳定，使用前应增大检验频率；脱硫石膏成球后，强度虽然增大了，但是却存在附着水，应进行加强控制，避免水分过大而导致下料不均，进而影响石膏掺量，不利于水泥的各项性能；尽量使粉磨后的水泥均化。

四、结语

综上所述，工业脱硫石膏是一种高效的脱除烟气污染物的方法，可以有效降低水泥生产过程中产生的二氧化碳排放量，从而减少环境污染和气候变化的影响。工业脱硫石膏具有良好的经济效益和社会效益，是推广和发展的重要方向之一。因此，建议将工业脱硫石膏作为一种重要的环保技术手段来推广应用于水泥生产中，为环境保护做出贡献。同时，也需要进一步加强相关政策法规的支持力度，促进其广泛的应用与发展。

参考文献：

[1]王军龙,陶涛.模型石膏作水泥缓凝剂的研究[J].水泥,2021, (010)：6-10.

[2]谢恩鑫,苏宏东,邓辉.改性磷石膏在普通硅酸盐水泥中的应用[J].水泥技术,2023(2)：93-96.

[3]张炜东.工业废石膏在水泥生产中的应用[J].建筑工程技术与设计,2020(29)：3635.