NaOH對氟石膏水化活性的影響

王楠楠，石 萬，歐陽鋒，黃佼龍，王雅婷

武漢大學資源與環境科學學院環境工程系，湖北武漢 430079

NaOH對氟石膏水化活性的影響

王楠楠，石 萬，歐陽鋒，黃佼龍，王雅婷

武漢大學資源與環境科學學院環境工程系，湖北武漢 430079

本文用1.5%的生石灰對氟石膏改性后，摻加1%的NaOH，縮短了氟石膏的凝結時間，提高氟石膏膠砂強度，激發效果較好。

氟石膏；激發劑；NaOH；強度

0 引言

氟石膏是工業石膏廢渣中腐蝕性最強、對環境影響最為嚴重、利用難度最大的化學廢渣之一，初排出的氟石膏主要成分是無水硫酸鈣，難溶于水，水化速度極慢，不能直接作膠凝材料使用[1，2]。利用工業廢渣氟石膏開發新產品符合國家可持續發展戰略，已成為企業非常重要的課題[3]。為了將氟石膏研制成可用于制造石膏制品的膠凝材料，需要摻入激發劑改善其凝結時間長、強度低的缺點。在這個過程中應主要注意下面幾個方面的問題：首先，要中和它里面的酸性成分；其次，氟石膏進行活性激發及改性后凝結時間和強度等變化。本文通過摻加適量的NaOH做激發劑，縮短氟石膏的凝結時間，增強其強度，初步探討了不同摻量NaOH對氟石膏凝結時間和膠砂強度的影響，初步探索了其改變氟石膏水化硬化機理。

1 實驗

1.1 原材料

平泉長城化工有限公司產，氟石膏過40目篩后得到較均勻的松散粉狀物料，呈淺灰白色。用XRD分析測得其中無水石膏占95%以上。

1.2 實驗方法

標準稠度、凝結時間測定按GB l346-2001進行， 膠砂強度按GB/T 17671-1999執行。

對過篩后氟石膏均進行了預處理，以2:1水膏比浸出1h后測上清液PH，當內摻1.5%生石灰后氟石膏浸出液由酸性轉變為堿性，標準稠度用水量21.7%。以下實驗所用氟石膏都經過預處理。

2 結果與分析

2.1 改性氟石膏的水化凝結時間

圖1 NaOH摻量對氟石膏凝結時間的影響

從圖1可以看出，隨NaOH激發劑摻量增加，氟石膏凝結時間持續下降；當摻量小于1.0%時，氟石膏的凝結時間急劇下降，空白氟石膏的初凝時間比較長，我們沒有測出準確的初凝與終凝時間，空白氟石膏的初凝時間超過24h，終凝時間超過48h，按照初凝時間1 440min計，終凝時間2 880min計，摻加0.5%、0.7%、1%氫氧化鈉后，氟石膏漿體的初凝時間分別下降了87.3%、89.7%和93.8% ，終凝時間分別下降了91.0%、92.2%和95.1%；當NaOH的摻加量超過1.0%后，氟石膏的初凝時間和終凝時間縮短趨勢減緩[4]。

2.2 改性氟石膏的膠砂強度

露天堆放的氟石膏沒有活性，我們測定了氟石膏廢渣摻1.5%的生石灰預處理后的3d，7d抗壓與抗折強度，發現其硬化之后沒有什么強度。試驗中，我們選用了3種不同配比的NaOH對預處理氟石膏進行激發，所得膠砂強度試驗結果見圖2。

圖2 激發劑不同摻量下改性氟石膏膠砂強度

可以看出，氫氧化鈉激發劑能夠提高氟石膏試件的強度。但氫氧化鈉摻量在0.1%，試件仍然不能形成強度。NaOH摻量由0.1%、0.5%增至1%，氟石膏試件的3d抗壓強度逐漸增大，試件的七天抗壓強度則先減小而后又增大，1%摻量的激發效果最好，預處理氟石膏的三天抗壓強度由0增至6.63MPa。從熱力學的角度來分析：氟石膏的水化反應是一個自發過程，但反應的自由焓值很小，故反應速度很慢。NaOH加入后與CaSO4·nH2O反應生成鈉鹽Na2SO4，鈉鹽能夠影響氟石膏的硬化體強度，主要是因為其在氟石膏顆粒的表面生成不穩定的復鹽，然后又分解為含水鹽類和二水石膏，正是這種分解反應生成的二水石膏不斷結晶，才使漿體形成緊密交織的晶體結構，引起凝結硬化，產生強度[4]。此外，摻加NaOH激發劑的試件7d強度大于3d強度，說明隨著堿性激發劑NaOH與殘余酸的反應，復鹽作用越來越明顯，膠凝材料的強度也逐漸增長，在水化硬化反應進行過程中，試件形成機械強度并且逐漸增大。

3 結論

氟石膏的活性很低，水化十分緩慢，但是摻加NaOH后，NaOH與氟石膏作用生成鈉鹽，鈉鹽在氟石膏顆粒的表面生成二水石膏，二水石膏不斷結晶，改變了氟石膏的凝結時間與強度。3個摻量中，摻量為1%的NaOH作用效果最明顯。因此在氟石膏中摻1%的NaOH，可以極大的提高氟石膏的活性，縮短凝結時間，顯著提高以氟石膏為原料的膠結材的抗壓強度，為氟石膏開發建材的生產實踐奠定基礎。

[1]趙帥，田穎，李國忠.摻加激發劑對氟石膏砌塊強度的影 響研究[J].建筑砌塊與砌塊建筑，2008(2)：49-50.

[2]袁潤章.膠凝材料學[M].武漢：武漢工業大學出版社， 1996，10.

[3]白木，子蔭.石膏建材:開辟石膏綜合利用新途徑[J].江西 能源，2 0 0 3(3)：9-1 1.

[4]趙帥，田穎，李國忠.摻加農作物秸稈纖維和苯丙乳液對 氟石膏力學性能的影響[J].有機氟工業，2 0 0 8(2)：1 6-1 8.

TQ177

A

1674-6708（2010）28-0077-02

國家863計劃資助項目（2009AA064004）；武漢大學大學生科研基金資助項目（S2009146）

王楠楠，主要從事固體廢物資源化方面的研究

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