硫酸亞錫在環保水泥中的應用

李祥彥，黃 簫，何 興，王 梅，花 蓓，段富良

（云南錫業股份有限公司，云南 個舊 661000）

硫酸亞錫在環保水泥中的應用

李祥彥，黃 簫，何 興，王 梅，花 蓓，段富良

（云南錫業股份有限公司，云南 個舊 661000）

研究了使用硫酸亞錫降低水泥中 Cr6+的方法。結果表明，在1t水泥中只要加入9.19 ～12.40g的改性硫酸亞錫即可將 Cr6+的質量分數降低1mg/kg。將硫酸亞錫引入水泥中，對促進建筑行業的安全、可持續發展有重要的意義。

硫酸亞錫；水泥；Cr6+

在水泥生產過程中，鉻是原材料中避免不了的微量元素之一。水泥中的鉻主要以Cr6+的形態存在。Cr6+為吞入性毒物/吸入性極毒物，皮膚接觸可能導致敏感，更可能造成遺傳性基因缺陷；吸入可能致癌，對環境有持久危險性［1］。Cr6+化合物的水溶性很強，在水泥使用過程中或是形成建筑物以后易溶出并擴散，對人體、環境的危害極大。

2005年初，歐洲76/769/EEC法規要求水泥和水泥基制品水溶性Cr6+質量分數要低于2 mg/ kg，我國在這方面暫無限制。

關于降低建筑材料中Cr6+含量的方法國內已經有相關的研究報道［2-11］。研究方向主要有有機、無機還原劑還原法、離子交換法以及吸附脫出法。有機還原劑在降低材料中Cr6+含量的應用效果較差，而無機還原劑目前僅發現硫酸亞鐵和硫酸錳兩種無機物有較好的降低耐火材料中Cr6+含量的效果，使用效率達到了40%以上。

使用硫酸亞鐵或者硫酸錳只針對降低耐火材料中的Cr6+含量，用于成品水泥中則很難使水泥基質中的水溶性Cr6+含量達到要求小于2 mg/kg的要求。

本文開展了硫酸亞錫應于水泥中降低Cr6+含量的研究。硫酸亞錫的吸潮性很強，當水泥中加入純硫酸亞錫時，吸潮的硫酸亞錫易粘接起來，流動性不好，不能形成最佳的高斯分布，這一問題還特別突出。本研究開發了一種高流動性的硫酸亞錫，并利用其進行降低水泥中Cr6+含量的應用試驗。高流動性的改性硫酸亞錫以下簡稱“SSF-水泥”。在水泥生產的磨料環節中，按添加配料要求將SSF-水泥加入混料。當水泥投入使用時，由于和水接觸，Cr6+溶出而與硫酸亞錫發生反應，生成Cr3+，達到降低水泥中Cr6+的目的。

1 實驗部分

1.1 主要試劑及儀器

硫酸亞錫；通用硅酸鹽水泥，產品質量符合GB175-2007；標準砂；惰性材料；去離子水。

精密增力電動攪拌器；電子天平。

1.2 樣品的制備

水泥樣品配置見表1所示。

表1 水泥中Cr6＋含量為2.72 mg／kg時的灰漿配制表Table.1 Mortar preparation table when the content of Cr6＋in the cement is 2.72mg／kg

選取3組不同Cr6+含量的水泥，分別加入“SSF-水泥”，配制成實驗水泥樣品。考察樣品水泥中Cr6+含量隨“SSF-水泥”添加量的變化情況，3組試驗水泥樣品中的Cr6+的質量分數經檢測分別為2.72、8.56、17.42mg/kg。具體配制方案見表1、表2、表3。

表2 水泥中Cr6＋含量為8.56 mg／kg時的灰漿配制表Table.2 Mortar preparation table when the content of Cr6＋in the cement is 8.56 mg／kg

表3 水泥中Cr6＋含量為17.42 mg／kg時的灰漿配制表Table.3 Mortar preparation table when the content of Cr6＋in the cement is 17.42 mg／kg

1.3 實驗過程

1）把水與水泥放入燒杯中；開動攪拌器，用低速攪拌30 s后，加入標準沙穩定30 s，把攪拌器速度調至高速繼續攪拌30 s；

2）停止攪拌，30 s內用橡膠或塑料把附著于杯壁和底部的灰漿移至燒杯中；

3）在高速下繼續混合60 s；

4）啟動真空裝置，把灰漿放入過濾設備，過濾時間為10 min，獲取10～15 mL濾液；使用前需確定過濾設備是干燥的。

5）測定濾液中Cr6+含量。測定之前，濾液最多允許儲存8 h。

2 硫酸亞錫降低Cr6＋含量的效果

實驗結果見表4、表5、表6。

表4 SSF－水泥添加量對灰漿中Cr6＋含量的影響（水泥含Cr6＋為2.72 mg／kg時）Table.4 Effect of the amount of SSF-cement on the content of Cr6＋in mortar （when the content of Cr6＋in cement was 2.72 mg／kg）

表5 SSF－水泥添加量對灰漿中Cr6＋含量的影響（水泥含Cr6＋為8.56mg／kg時）Table.5 Effect of the amount of SSF－cement on the content of Cr6＋in mortar （when the content of Cr6＋in cement was 8.56mg／kg）

表6 SSF－水泥添加量對灰漿中Cr6＋含量的影響（水泥含Cr6＋為17.42 mg／kg時）Table.5 Effect of the amount of SSF－cementon the content of Cr6＋in mortar （when the content of Cr6＋in cement was 17.42mg／kg）

從表4、表5、表6中看出，水泥中Cr6+的含量隨SSF-水泥添加量的增加而減少直至未檢出，說明在水泥中添加硫酸亞錫可以有效地降低Cr6+的含量。將1 t水泥中的Cr6+含量降低1 mk/kg需要添加9.19-12.40 g的“SSF-水泥”。

3 結語

通過在水泥中加入改性硫酸亞錫降低水泥中可溶性Cr6+的試驗證明：硫酸亞錫（SSF-水泥）具有很好的降低水泥中Cr6+含量的效果，在1 t水泥中只需要加入9.19～12.40 g的改性硫酸亞錫（SSF-水泥）即可降低1 mk/kg的Cr6+含量。通過硫酸亞錫在水泥中的應用研究，可以進一步提升水泥品質，同時，也可以促進硫酸亞錫的產業發展。

［1］曹變梅.水泥窯用鎂鉻磚對環境影響的評估和解毒方法的研究［D］.北京：中國建筑材料科學研究院，2004.

［2］閆冉.水泥中鉻元素的X射線熒光光譜分析方法研究及其應用［D］.北京：中國建筑材料科學研究總院，2014.

［3］王汝崗.5000t/d窯處置鉻渣生產水泥熟料的工業實踐［J］.水泥工程，2008，06：77-79.

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［5］姚晨臣，王亞娟，楊曉，等.水泥回轉窯和RH爐用鎂鉻殘磚中鉻價態分析［J］.耐火材料，2014，04：272-274.

［6］張文，楊勇，馬泉智，等.鉻污染土壤還原-固化穩定化過程研究［J］.環境工程，2014，S1：1028-1030+1032.

［7］曹變梅，王杰曾，袁林，等.水泥窯用鎂鉻磚中Cr6+化合物的化學性質和解毒［J］.水泥，2004，05：8-11.

［8］紀柱.治理鉻渣的兩個關鍵［J］.無機鹽工業，2004，05：1-4.

［9］肖文香，劉成良.改性粉煤灰除去水中Cr6+的研究［J］.桂林電子工業學院學報，2003，06：40-42.

［10］黎小華.含鉻廢渣的綜合利用［J］.重慶環境科學，1995，02：48-51.

［11］毛一平.用碳還原法除去用后鎂鉻耐火材料中的Cr6+［J］.國外耐火材料，2000，03：52-55.

The Development and Application of Stannous Sulfate in Environmental Cement

LI Xiang-yan，HE Xing，HUANG Xiao，WANG Mei，HUA Bei，DUAN Fu-liang

（Yunnan Tin Ltd.，Gejiu 66100，China）

The method by using stannous sulfate to reduce the content of Cr6+in cement was studied.Experiments show that by adding 9.19～12.40g modified stannous sulfate in 1t cement，the content of Cr6+can be reduced to be 1mg/kg.So using stannous sulfate in cement has great significance for promoting the safety and sustainability of construction business.

stannous sulfate；cement；Cr6+

TQ172

A

1004-275X（2015）04-0039-03

12.3969/j.issn.1004-275X.2015.04.012

收稿：2015-06-23

李祥彥 （1977-）男，工程師，主要從事錫化工產品技術開發工作。