檸檬酸工業廢渣做水泥緩凝劑的生產應用

李祥才(中糧生物化學（安徽）股份有限公司資產管理部，安徽 蚌埠 233000)

檸檬酸工業廢渣做水泥緩凝劑的生產應用

李祥才(中糧生物化學（安徽）股份有限公司資產管理部，安徽 蚌埠 233000)

檸檬酸工業廢渣的主要成分是二水硫酸鈣，是石膏的主要成分，通過研究和試驗證明，其代替天然石膏做水泥緩凝劑使用，具有實際可行性。但其水分高、流動性差、灼燒量大、含有一定的殘余酸和菌絲體有機物，在實際生產中有一定的困難，針對檸檬酸工業廢渣的物理特性及水泥生產的工藝要求，采取相應的工藝措施，解決相關的問題，用檸檬酸工業廢渣做緩凝劑在水泥生產中應用，取得了很好的經濟效益和環境效益。

檸檬酸工業廢渣；代替；石膏；緩凝劑；措施

檸檬酸工業廢渣，是檸檬酸生產過程中產生的一種以二水硫酸鈣為主要成分的廢渣，俗稱檸檬石膏。含水率為30%左右，PH值為5.0-6.5，含有部分殘余酸和菌絲體有機物，二水硫酸鈣含量達98%左右，是檸檬酸企業最大的環境污染物，用檸檬酸工業廢渣代替石膏做水泥緩凝劑使用的研究和論文很多，但如何有效利用，采取那些措施，解決實際利用過程中的各種問題，降低成本，是企業研究的主要課題。

目前用我司檸檬酸工業廢渣可以直接使用，代替了大量天然石膏的使用，既解決了我們的廢物處理保護環境問題，也為該公司降低了水泥生產成本，產生了一定的經濟效益。本文就此對檸檬酸工業廢渣的特性和在水泥生產中的應用和工藝改進方面進行具體的研究和分析。

1 檸檬酸工業廢渣的化學成分

檸檬酸工業廢渣是檸檬酸生產中其發酵液經由CaCO3中和，再經硫酸酸解，經結晶提取檸檬酸后的工業廢渣。主要成分是二水硫酸鈣（CaSO4·2H2O）。經檢驗二水硫酸鈣含量為98%，SO3含量為46.45%，酸度pH值為5左右，水分30-40%，潮濕粉狀，含有部分殘余酸。烘干狀態的檸檬酸工業廢渣的化學成分中，其SO3的含量達到并超過了作為水泥緩凝劑使用的含量要求，且有害成分含量極少并均在控制范圍內，從理論上講是完全可以代替天然石膏作為水泥緩凝劑使用的[1]。

2 檸檬酸工業廢渣代替石膏做水泥緩凝劑的試驗

試驗方案：采用礦渣摻入量為15%；石膏以SO3計，在小于3.0%的情況下分別摻入2.0%和2.5%兩種方案進行與摻入相同量的天然石膏比較水泥的強度、凝結時間、安定性、標準稠度需水量等性能。具體試驗數據見表1、表2。

表1 檸檬酸工業廢渣做緩凝劑與天然石膏做緩凝劑水泥物理性能對比

表2 檸檬酸工業廢渣做緩凝劑與天然石膏做緩凝劑水泥強度對比(石膏摻入量以SO3計為2.5%)

通過試驗證明，檸檬酸工業廢渣可以代替天然石膏作為緩凝劑使用，雖然初凝時間稍有提前，終凝時間稍有延長，但都符合水泥生產的國標要求。從試驗數據看，強度有所提高，標準稠度需水量有所增加，這是由于檸檬酸工業廢渣中的石膏是在提取檸檬酸時通過化學反應新生成的，顆粒細小且粒徑范圍較寬，存放時間較短，活性較強，比天然石膏更容易與水泥中C3A反應生成鈣礬石，有提高早期強度的作用；也正是由于新生的石膏顆粒細小且粒徑范圍較寬，才使得標準稠度需水量增加。從細度數據看，在比表面積相同時，80μm篩余量比天然石膏要大些，這是由于新生石膏顆粒細小且易磨，起到緩沖墊層作用，從而使水泥熟料粗顆粒增多的原因[2]。

3 實際生產應用

安徽珍珠水泥集團股份有限公司與我公司合作，使用我公司檸檬酸工業廢渣代替天然石膏生產P·O42.5等標號水泥取得了很好的經濟效果。根據我國生產的普通水泥，其石膏摻量（以SO3計）一般在1.5%-2.5%之間的實際情況，我們在實際生產過程中檸檬酸工業廢渣摻量（以SO3計）在2.0%-2.5%之間進行不斷地調整，最后認為檸檬酸工業廢渣摻量在2.2%左右時效果較好。

4 存在的問題和采取的措施

4.1 存在的問題

1）檸檬酸工業廢渣水分含量高，流動性差，顆粒細小，粉磨時會糊球、糊襯板，降低磨機產量，給生產帶來了一定的困難。

2）檸檬酸工業廢渣具有微酸性，長期使用對設備有一定的腐蝕，對水泥性能也會產生一定的影響。

3）檸檬酸工業廢渣長期堆放風干后，有的會結塊，入磨困難。

4.2 采取的措施

1）堆放儲存，風干水分、降低酸度。通過長期（一個月以上）堆放風干，水分會大大的降低，經實驗結果表面檸檬酸工業廢渣在堆放1-3個月以后，水分會降到25%左右，流動性會大大增加，同時，酸度也大大降低了，pH值為6.0左右。因為酸度主要來自沒有提取干凈的殘余檸檬酸，而檸檬酸是弱酸，隨著水分的揮發而揮發，廢渣的酸性就會大大降低。

2）增設輥壓機預粉磨系統。檸檬酸工業廢渣風干后，有的會結塊，增設預粉磨系統減少入磨物料的粒度同時及時排除細粉，從而提高磨機的粉磨效率和產量。

3）磨機內采用防粘襯板。堆放風干，料堆的外部水分較少會結塊，增設預粉磨系統加以解決，但料堆中心部位的局部水分仍然較高，為防止混合不均時局部水分較高而糊磨，磨機內采用了防粘襯版，以防止水分局部較高時糊磨問題的出現。

5 檸檬酸工業廢渣在生產應用中的優越性

1）檸檬酸工業廢渣代替天然石膏使用，因其本身的粉狀特性，不需要粉磨處理，提高了水泥生產效益。

2）通過堆放風干處理及一系列工藝設備改造，不需要將檸檬酸工業廢渣烘干處理或混拌，就可以直接使用，方便又經濟。

3）采取直接輸送，用自卸車直接從我司檸檬酸廢渣下料口接料運送到水泥廠，里程短，費用低，有效地降低了水泥生產成本。同時，避免了檸檬酸工業廢渣二次堆放處理，清潔了檸檬酸生產企業的生產環境和衛生。

4）除了用作水泥的緩凝劑外、通過煅燒，尾氣烘干技術還可以生產建筑石膏、石膏粉刷材料，還可制成各種石膏建筑制品，如：石膏砌塊、石膏裝飾板等。

因此，工業廢棄物檸檬酸廢渣是一種很好的可再利用的資源。利用檸檬酸工業廢渣代替天然石膏做水泥緩凝劑的經濟效益和環境效益是不言而喻的，通過試驗和生產工藝的改進等措施，解決了在實際生產中遇到的問題。目前，我公司的檸檬酸工業廢渣出售給其他公司作為水泥緩凝劑使用，既為我公司帶來了經濟效益和環境效益，也為合作企業提供了大量的資源，降低了生產成本。

［1］林宗壽，《水泥工藝學》，武漢，武漢理工大學出版社［M］，2012：157-180

［2］張丕興，用檸檬酸工業廢渣代替天然石膏生產硫鋁酸鹽水泥試驗研究［J］，昆明，云南建材，2002年6月：28-32

Citric acid slag instead of gypsum for the practical application of cement retarder

Citric acid is the main component of industrial waste residue of dihydrate calcium sulphate,is the main element of the gypsum,through research and test prove that the instead of natural gypsum as cement retarding agent used,the practical feasibility,but its high moisture content,large amount of poor liquidity,calcination and contains a certain amount of residual acid and mycelium organic material,there are some difficulties in the actual production, in the light of the physical properties of citric acid industrial waste residue and cement production process requirement,take corresponding measures to solve the related problem,made retarder citric acid industrial waste used in cement production,has achieved good economic and environmental benefits.

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TQ172.4

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:1003-8965(2017)02-0038-02