檸檬酸渣替代石膏生產水泥

汪洪波

（新疆天業＜集團＞天辰化工有限公司，石河子市832011）

檸檬酸渣替代石膏生產水泥

汪洪波

（新疆天業＜集團＞天辰化工有限公司，石河子市832011）

檸檬酸渣是食品化工業采用石灰法制取檸檬酸時的一種化學沉積物，渣量與產品量基本相當，因此產生的工業廢渣較多，對于沒有其它方法利用廢渣的地方和企業是一個比較嚴重的環保問題。有些水泥企業只是在水泥粉磨系統摻入微量檸檬酸渣代替部分石膏；也有水泥企業把檸檬酸渣作為復合礦化劑的一部分摻入到生料中。由于各方面的技術問題，效果不十分理想。基于這種情況，我們開發利用檸檬酸渣代替石膏作水泥緩凝劑并獲得成功。

1 檸檬酸渣的性質

1.1 物理性質

水分20%～40%，細度4900孔篩篩余量25%～40%。相對密度1.542g/cm3，熔點153℃（失水），檸檬酸為無色半透明晶體或白色顆粒或白色結晶性粉末，無臭、味極酸，易溶于水和乙醇，水溶液顯酸性。檸檬酸結晶形態因結晶條件不同而不同，有無水檸檬酸C6H8O7，也有含結晶水的檸檬酸2C6H8O7· H2O、C6H8O7·H2O或C6H8O7·2H2O。在干燥空氣中微有風化性，在潮濕空氣中有潮解性，175℃以上分解放出水及二氧化碳。溶解性：溶于水、乙醇、乙醚，不溶于苯，微溶于氯仿，水溶液顯酸性。

1.2 化學性質

檸檬酸是一種較強的有機酸,有3個H+可以電離；加熱可以分解成多種產物，與酸、堿、甘油等發生反應。其化學組成如表1。

2 檸檬酸渣代替石膏實驗

通過對檸檬酸渣化學性質的分析，決定用檸檬酸渣100%替代石膏進行水泥的大生產試驗。試驗使用純熟料、無混合材、適量檸檬酸渣生產普通42.5R水泥300噸左右，共用檸檬酸渣10噸，試驗數據如表2。

表1 檸檬酸渣化學組成%

表2 檸檬酸渣替代石膏生產水泥試驗數據

從以上數據得出以下結論：

（1）摻加量。在相同SO3控制指標條件下，檸檬酸渣比石膏的用量小得多，因為檸檬酸渣中SO3含量在45%左右，而石膏中SO3含量僅為35%左右。

（2）凝結時間。相同SO3的檸檬酸渣水泥比石膏水泥的凝結時間平均要長2h30m in左右。

（3）強度。檸檬酸渣水泥比石膏水泥的早期強度要低得多，3天抗折強度平均低3.5MPa、抗壓強度平均低10MPa，而后期強度沒有太大區別。由此可以得出，檸檬酸渣對水泥的影響主要表現在凝結時間和早期強度上。

原因分析：經檢驗發現造成這種影響的主要原因是檸檬酸渣的弱酸性，檸檬酸渣的PH值在5～6，顯弱酸性，而我公司普通水泥PH值＞7，顯弱堿性。要想消除這種影響首先就要消除檸檬酸渣的弱酸性。

措施：通過試驗發現電石灰為弱堿性且對水泥的強度有提高作用，為此自2006年9月26日起化驗室開始了大量的小磨試驗，其中具有代表性的試驗數據見表3。

表3 小磨試驗數據

3 小磨試驗結果

（1）電石灰有抑制檸檬酸渣緩凝效果的作用。

（2）電石灰能大幅度提高水泥強度。

（3）電石灰的摻加量不能過大。

原因分析：一方面電石灰中MgO含量在16%～19%左右，摻加量過大會造成水泥中MgO含量超標；另一方面電石灰摻加量過大會因中和檸檬酸渣的酸性從而過度抑制檸檬酸渣的緩凝效果，造成水泥速凝。

結論：用檸檬酸渣100%替代石膏生產水泥的過程中配以3%～4%左右的電石灰可以滿足水泥生產的工藝要求。

4 檸檬酸渣不足時的實驗

考慮到在實際生產中可能會出現檸檬酸渣供應不足情況，化驗室又做了在正常石膏水泥中配電石灰的小磨試驗，其試驗數據見表4。

表4 在正常石膏水泥中配電石灰的小磨試驗數據

通過試驗可以看出，在石膏水泥中，電石灰不但不會影響水泥性能而且還大大提高了水泥的強度。

為了驗證小磨試驗效果，2006年10月26日又在水泥磨上進行了大生產試驗，熟料79%、石膏與檸檬酸渣5:1共4%、電石灰2.5%、粉煤灰14.5%生產復合32.5級硅酸鹽水泥510噸，其水泥檢驗結果如表5所示。

表5 大磨試驗水泥結果

試驗結論：從檢驗數據來看，試驗水泥除早期強度比不加電石灰的水泥要高之外，水泥的其它物理性能沒有太大變化。

為了驗證試驗結論的正確性、可靠性，2006年11月2日又在水泥磨上進行了第二次大生產試驗，熟料74%、石膏與檸檬酸渣3.5:1共5%、電石灰3%、粉煤灰18%生產復合32.5級硅酸鹽水泥578噸，試驗數據如表6所示。此次試驗的結果再次驗證了上次試驗的結論。

5 結論

通過試驗驗證了用檸檬酸渣100%替代石膏生產水泥的過程中配以3%～4%左右的電石灰可以滿足水泥生產的工藝要求。填補了新疆用檸檬酸渣100%替代石膏作為緩凝劑用于水泥生產的空白。

表6 第二次大磨試驗數據

（編輯：劉孟雯）

TQ172.44 文獻標識碼：B 文章編號：1007-6344（2010）04-0049-03

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