工業廢石膏在水泥生產中的應用

朱春梅

摘要：節能環保理念下，放任大量廢石膏遺棄，不僅會從生態環境視角下，造成大量污染，而且還會從經濟性、資源等視角下，造成大量浪費。本文在探究工業廢石膏的回收利用的問題上，主要著眼于水泥領域，并從應用可行性視角下，把握廢石膏在水泥緩凝劑、水泥礦化劑方面的應用，隨之又從廢石膏管理、技術開發、成本效益優化，把握工業廢石膏在水泥生產中的應用措施。

關鍵詞：廢石膏;水泥生產;應用;措施

引言

諸多工業生產事項中會產生大量廢石膏，若不加以處置，不僅會導致大量場地被占據，對工廠的空間管理造成負面影響，而且廢石膏內污染物，如氟等，會對當地周遭水、土壤、生物等造成負面影響，因而有必要對廢石膏進行回收利用。廢石膏的回收利用除了作為石膏板參與到建筑建設中外，基于廢石膏的特殊屬性，廢石膏還可以在水泥生產中，產生緩凝、礦化的價值，因而，對廢石膏在水泥生產中的應用進行探究具有現實價值。

一、工業廢石膏在水泥生產中的應用可行性

（一）水泥緩凝劑

石膏用作水泥緩凝劑的原理是水泥中的鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣，可以與石膏中物質發生反應形成水化硫鋁酸鈣、水化硫鐵酸鈣，從而在水泥熟料表面形成薄膜，阻礙水化作用的進行，結晶壓力作用下發生薄膜局部脹裂，水化作用繼續，在此過程中起到水泥緩凝作用。工業廢石膏包括硬石膏、石膏尾礦、化學石膏，不同廢石膏的組成成分及性質有所差異，用作水泥緩凝劑的表現也會存在差異。從硬石膏的角度來看，硬石膏主要是在鐵礦等開采過程中產生無水石膏，及少量二水石膏、粘土等雜質，用以與水泥緩凝劑時，需要確保水泥熟料內的三氧化硫含量在3.5%以下，并結合水泥與硬石膏的具體凝結情況，把握是否有必要配合二水石膏，另外，硬石膏的溶解速度，與礦渣、粉煤灰相近，因而硬石膏與礦渣水泥、粉煤灰水泥的相性較好。其中石膏尾礦是在開采天然石膏時產生的尾礦，含有無水石膏、二水石膏的含量約50%，其余為粘土，及少量石英、黃鐵礦、有機質等，運用于緩凝劑時，需要石膏尾礦中的三氧化硫的含量達到35%以上，以此緩凝效果不佳，并對水泥強度產生負面影響。其中化學石膏主要是化工、冶金等領域產生的廢渣，主要有磷石膏、氟石膏、脫硫石膏等，用作緩凝劑時，一般磷石膏、脫硫石膏等中含有大量二水石膏，在水泥緩凝中的表現較佳，即便主要是無水石膏的其他化學石膏，只要在反應一段時間后，不會產生游離的硫酸鈣，一般仍舊可以用作緩凝劑[1]。

（二）水泥礦化劑

廢石膏中的硫、氟、磷等成分，可以在摻到水泥生料中，降低液相出現的燒制溫度、降低液相表面張力、加速液相結晶。介于硫石膏，硫石膏不僅可以在液相下加速水泥熟料的結晶，而且還可以針對含磷較低的熟料，通過五氧化二磷，生成更加優質的水泥熟料，介于氟石膏下，氟石膏可以破壞碳酸鹽的基團結構，致使碳酸鈣等的穩定性遭到破壞，從而有利于煅燒的加速，有必要重視的是，運用氟石膏時，氟的含量不宜高于0.6%，介于磷石膏，可以在較好的改善硅酸鹽等水泥生料的煅燒過程，運用磷石膏與螢石作為復合礦化劑，在熟料質量、產量、熱耗等層面上均存在較好效果[2]。

二、工業廢石膏在水泥生產中的應用措施

（一）廢石膏管理

廢石膏在應用于水泥生產中，雖然限制性條件較少，但在用作緩凝劑、礦化劑時，仍舊需要對廢石膏的內部組成成分存在了解，避免廢石膏內的物質對水泥的凝結時間、力學結構等造成負面影響。廢石膏管理工作主要涉及成分檢查、妥善保存、調度使用。介于成分檢查下，廢石膏成分檢查應從樣本采集、物理化學檢驗、結果歸納三方面進行，樣本采集時可以根據廢石膏數量、批次等，抉擇適宜的樣本，以此能對某批廢石膏的組成成分有所把握，隨之便可以透過物理化學檢驗，針對廢石膏內的五氧化二磷、氟化鈣、三氧化硫、氧化鎂、氧化鈣、氧化鐵、氧化硅等成分、含量進行檢查，最后便可以將檢驗數據進行歸納統計，以此逐步了解廢石膏組成成分，便于在運用于水泥生產時，能夠有所參考。介于妥善保存下，為避免水溶作用等對廢石膏的成分、含量造成影響，也為避免廢石膏造成污染，可以將廢石膏放置于無水、避雨等的倉庫內。介于調度使用下，調用廢石膏時，可以結合該批次的檢查數據，便于在運用于水泥生產時，能夠按照成分、含量數據，斟酌廢石膏施加量[3]。

例如，進行成分檢查時，可以參考GB/T 5484 ——2000第16章，12章，21章等，規范的檢查廢石膏內的氧化鉀、氯化鈉、氧化鎂、五氧化二磷等的組成成分，介于保存下，若能避免將廢石膏進行室內保存，可以避免雨水與廢石膏 內氟等發生作用，致使氟流失。若能在調用時，明確廢石膏的類型、成分、含量，則可以根據需要，把握用量、復合使用等問題。

（二）技術開發

技術開發對拓展廢石膏應用空間，強化廢石膏的緩凝、礦化功效，落實成本控制、污染控制、產能控制等都存在積極影響。技術開發可以重視實驗室試驗與實際生產相結合的辦法，以此從理論、實踐雙視角，把握廢石膏在水泥生產中的應用問題。介于理論，可以更加精細的把握廢石膏與水泥的成分、含量、反應過程等，對探究廢石膏的緩凝、礦化最優解存在積極影響，介于實踐，可以從水泥生料煅燒、水泥水化的過程中，把握生產工藝、操作風險、技術規程等，對技術的現實應用價值具有實際檢驗作用。

（三）成本效益優化

成本效益優化是實現廢石膏應用于水泥生產，并呈現可持續發展的關鍵所在。應注意成本控制及效益拓展，以此激發相關從業者的參與熱情。其中成本控制可以重視生產工藝改進、廢石膏采購，以此把握廢石膏成分、含量檢驗成本，及廢石膏采購成本等，檢驗成本可以透過實驗人才、實驗儀器、實驗流程等的改進來實現，廢石膏采購成本可以透過廢石膏規模采購來實現。其中效益拓展可以透過產能增加、單位能耗下降、生產質量等的改善來實現，產能增加可以是在開發礦化劑下，提高生產效率，降低單位能耗，并透過五氧化二磷改善含磷較低的水泥的質量，也可以是在開發緩凝劑下，把握三氧化二硫等的含量，精準緩凝時間。

三、總結

本文主要從廢石膏的作用、廢石膏的應用措施兩方面，對工業廢石膏在水泥生產中的應用進行綜合探討，并認為廢石膏在水泥生產中具有緩凝、礦化作用，具體應用時，還可以重視廢石膏管理、技術開發、成本效益優化。

參考文獻：

[1]楊志強，陳晴，郭清春，等. 磷石膏在水泥生產中的應用現狀與展望[J]. 硅酸鹽通報，2016（35）：2860-2865.

[2]楊洋. 工業廢石膏在水泥生產中的應用分析[J]. 四川水泥，2017（9）.

[3]趙振峰. 如何解決脫硫石膏在水泥生產應用中存在的計量問題及輸送問題[J]. 鋁鎂通訊，2016，000（004）：58-59.