脫硫石膏與檸檬酸渣在水泥生產中的應用比較

楊新月 姜志華 肖傳華

(山東山水水泥集團有限公司青島分公司，山東 青島 266108；昌樂山水水泥有限公司，山東 濰坊 262404)

為緩解原材料供應壓力，拓展工業副產石膏應用范圍，我公司對青島某廠家的脫硫石膏開展了專項應用試驗。因我公司長期使用昌樂某廠家的檸檬酸渣作為緩凝材料，所以，本次試驗主要圍繞這兩種材料展開對比，同時為了加強試驗對比性，我們選取了濰坊某廠家的脫硫石膏同時對比。通過小磨試驗和大磨試驗應用，發現青島廠家的脫硫石膏在應用中相對于在用檸檬酸渣出現了水泥強度輕度降低等問題。進而通過分析查找原因，以期在生產工藝上尋求改善措施。

1 試驗方法

采用相同配比的試驗水泥樣品，分別摻加4.5%的青島廠家脫硫石膏、濰坊廠家脫硫石膏、在用檸檬酸渣進行小磨試驗對比。同時，選取了3種規格型號的水泥品種進行試驗對比(表1)。

表1 小磨試驗設計方案

2 試驗結果(表2)

表2 小磨試驗結果

3 試驗結果分析

從小磨試驗結果對比分析數據，可以看出。

(1)使用濰坊某廠家脫硫石膏與在用檸檬酸渣，除細度指標有不同程度提高外，各項物理指標差異不大，主要是因為檸檬酸渣助磨作用優于脫硫石膏。

(2)使用青島某廠家脫硫石膏與在用檸檬酸渣，初凝時間和終凝時間均縮短了20～30min不等。

(3)使用青島脫硫石膏與現用檸檬酸渣，對抗壓強度影響較大，其中3d抗壓強度和28d抗壓強度均降低了2MPa左右。

4 原因分析

為查找原因，我們對三種材料進行了化學全分析檢測。由于脫硫石膏在形成過程中會殘留一定量的半水亞硫酸鈣，對水泥性能產生影響，我們委托國家水泥質量監督檢驗中心對兩個廠家的脫硫石膏的半水亞硫酸鈣進行了含量測定。結果見表3。

表3 脫硫石膏及檸檬酸渣化學分析結果對比

從表3化學分析結果看，兩個廠家的脫硫石膏未見明顯差異，半水亞硫酸鈣含量均較低。通過結果對比，排除半水亞硫酸鈣這一影響因素。

為進一步查找原因，我們委托集團試驗研究室對三種材料的硫酸根溶出速率進行檢測。結果見表4。

表4 脫硫石膏與檸檬酸渣硫酸根溶出量對比表

圖1 脫硫石膏與檸檬酸渣硫酸根溶出量曲線

從表4數據和圖1曲線看，青島廠家脫硫石膏較濰坊廠家脫硫石膏及在用檸檬酸渣硫酸根溶出速度慢。時間在0～230s時，青島廠家脫硫石膏溶出量低于在用檸檬酸渣。判斷硫酸根溶出速率是造成強度降低的因素。針對這一因素，我們開展大磨試驗來驗證通過降低細度，提高硫酸根溶出速率，降低對水泥強度影響的可行性。

5 大磨應用試驗

根據上述實驗結果，我公司分別在3#水泥磨(開路磨)P·O42.5水泥和1#水泥磨(閉路磨)P·C42.5水泥中開展了大磨試驗。

5.1 3#磨P·O42.5水泥大磨試驗。

以使用檸檬酸渣作為空白對比樣品；在臺時不變的情況下，使用脫硫石膏，并提高4%的熟料比例作為第一個試驗樣品；在熟料料耗不變的情況下，降低2%細度控制指標作為第二個試驗樣品。試驗結果見表5。

表5 3#水泥磨P·O42.5水泥大磨試驗結果對比

P·O42.5水泥大磨試驗結果分析：

a、在使用青島廠家脫硫石膏，提高4%熟料配比，臺時不變的情況下，出磨水泥3d抗壓強度較使用檸檬酸渣降低0.4MPa；28d抗壓強度降低0.8MPa。

b、相同熟料比例，細度降低1.6%情況下，水泥3d抗壓強度及28d抗壓強度較使用檸檬酸渣均降低1.2MPa，與小磨試驗結果對比略有縮小，但臺時降低18t/h。因開路磨工藝限制，細度及臺時已控制到極限。

5.2 1#磨P·C42.5水泥大磨試驗

以使用檸檬酸渣作為空白樣品，在保持熟料比例不變的情況下，降低2%的細度控制指標，作為試驗樣品。試驗結果見表6。

表6 1#水泥磨PC42.5水泥大磨試驗結果對比

P·C42.5水泥大磨試驗結果分析如下。

相同熟料比例，磨機臺時降低5t/h，細度降低1.4%情況下，水泥3d抗壓強度較使用檸檬酸渣降低0.1MPa，28d強度降低0.2MPa，較小磨試驗強度結果差距縮小。

6 綜合分析

(1)青島某廠家脫硫石膏硫酸根溶出速率低于在用檸檬酸渣，是影響水泥強度的主要原因。生產應用時需要大幅度降低水泥細度，以提高脫硫石膏的硫酸根溶出速率。

(2)在熟料比例不變，降低細度控制指標的情況下，對開路磨臺時影響較大，對閉路磨影響相對較小。

(3)我公司1#水泥磨為閉路磨，3#水泥磨為開路磨，閉路磨水泥細度遠低于開路磨細度，表現出脫硫石膏對閉路磨水泥強度影響小。