化成箔廢渣制備硫鋁酸鹽水泥熟料的研究

魯建軍，徐昕，郭中堅

化成箔廢渣制備硫鋁酸鹽水泥熟料的研究

魯建軍1，徐昕2，郭中堅1

研究利用化成箔中和廢渣作為生產硫鋁酸鹽水泥的部分原料，并對其理化性能進行分析。研究結果表明：利用化成箔中和渣替代石膏以及部分鋁礬土作為硫鋁酸鹽水泥原料，在最高溫度為1 350℃下煅燒，燒成的水泥熟料完全滿足硫鋁酸鹽水泥快硬早強的性能要求。

化成箔中和渣；煅燒；硫鋁酸鹽水泥；熟料

1　前言

化成箔中和渣是化成箔廠鋁箔酸腐蝕廢液用石灰乳液中和后經過壓濾而成，其主要成分是二水石膏以及含鋁化合物。本文研究利用化成箔有效硫鋁成分作為硫鋁酸鹽水泥的原料，在一定溫度下進行煅燒，對產物進行分析，判斷其可行性，旨在綜合利用廢棄物，減少環境負擔，滿足可持續發展的要求。

2　原材料與試驗方法

2.1實驗材料

本實驗所采用的原料為山東某特種水泥廠生產硫鋁酸鹽水泥的原料：石灰石、鋁礬土以及二水石膏，中和渣為乳源東陽光有限公司化成箔中和渣，其化學成分見表1。

2.2試驗方法

水泥標準稠度用水量、凝結時間和安定性檢驗按GB/T 1346-2001《水泥標準稠度用水量、凝結時間和安定性檢驗方法》［1］進行。

水泥強度試驗按照標準稠度需水量加水，采用2cm×2cm×2cm凈漿小試塊，測定各齡期強度。

X-射線衍射分析采用荷蘭X＇Pert PRO全自動X-射線衍射儀。測定條件為：Cu靶，連續掃描，掃描速度5°/min，電壓為40kV，電流為40mA。

紅外測試所用儀器為英國Pye Unicam Ltd公司的SP2000。將一定齡期的水泥水化試樣用無水乙醇終止水化，在50℃條件下干燥、磨細密封保存，待測。

表1　原料的化學成分，%

3　試驗結果與討論

3.1熟料的制備

采用嘗試誤差法進行生料配料計算，方法是：先按照假定的原料配合比計算熟料組成，若計算結果不符合要求，則調整原料配合比，再進行重復計算，直到符合要求為止［2］。

由于熟料煅燒為實驗室采用高溫馬弗爐煅燒，故在以下配料計算中不計煤灰的摻入量。

滿足fSO3、fCaO的要求，進行配比計算，得到生料配合比，見表2。

其生料和熟料的化學成分如表3所示。

將配好的水泥生料按上述實驗方法在不同溫度下煅燒，其燒成制度為：最高煅燒溫度為1 350℃，升溫速率均為5℃/min，升溫至1 350℃后，保溫5h。

表2　生料的配比，%

表3　生料與熟料的化學成分，%

3.2熟料組成成分分析

（1）熟料X衍射分析

對煅燒熟料進行XRD分析，如圖1所示。

從圖1中可以看出，所燒成水泥熟料的主要礦物組成為C4A3-S和C2S。其中C4A3-S峰型最為明顯，與硫鋁酸鹽水泥熟料標準X射線衍射圖譜基本一致［3］，說明了利用石油焦脫硫灰煅燒硫鋁酸鹽水泥熟料的可行性。

（2）熟料紅外光譜分析

由圖2可以看出，1 193cm-1、1 105cm-1、880cm-1、690cm-1、644cm-1，418cm-1均為硫鋁酸鈣的振動吸收峰［3］。可見，中和渣煅燒硫鋁酸鹽水泥熟料主要礦物組成為硫鋁酸鈣，這與XRD圖譜結果一致。硫鋁酸鈣的存在為水泥早期強度發展較快提供了必要條件。

3.3水泥凝結時間的測定

將制備的熟料試樣、二水石膏搭配，測試其凝結時間，結果見表4。

由表4可知，不摻石膏水泥熟料，由于無水硫鋁酸鈣水化迅速而造成水泥漿體急凝，摻入5%石膏，凝結時間完全滿足標準要求。

3.4水泥熟料強度的測定

將制備的硫鋁酸鹽水泥熟料試樣制成20mm×20mm×20mm的水泥凈漿試塊，測試其強度，結果見表5。

由表5可見，利用中和渣煅燒成的硫鋁酸鹽水泥凈漿試塊的抗壓強度，水泥1d強度可達39.5MPa，體現了硫鋁酸鹽水泥早強的性能；28d強度為54.9MPa，說明了后期強度也有一定的發展。

綜上所述，通過利用中和渣煅燒硫鋁酸鹽水泥，滿足硫鋁酸鹽水泥凝結時間以及早強等性能要求，說明綜合利用廢棄中和渣煅燒硫鋁酸鹽水泥熟料具有可行性。

圖1　硫鋁酸鹽水泥熟料X射線衍射圖

圖2　硫鋁酸鹽水泥熟料紅外光譜圖

表4　硫鋁酸鹽水泥熟料凝結時間的測定

表5　硫鋁酸鹽熟料的凈漿試塊抗壓強度值，MPa

4　結論

利用化成箔中和渣替代石膏以及部分鋁礬土作為硫鋁酸鹽水泥原料，煅燒溫度為1 350℃，在本實驗配比中，1d抗壓強度可達到39MPa，完全滿足硫鋁酸鹽水泥快硬早強的性能要求。

［1］GB/T 1346-2001，水泥標準稠度用水量、凝結時間和安定性檢驗方法［S］.

［2］王燕謀，蘇慕珍.硫鋁酸鹽水泥［M］.北京：北京工業大學出版社，1999.

［3］楊南如，岳文海.無機非金屬材料圖譜手冊［M］.武漢：武漢工業大學出版，2000：239-331.■

Study on Preparation of Sulphoaluminate Cement Clinker Using Formed Foil Waste Residue

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B

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2014-10-27；編輯：趙蓮