利用硫酸亞鐵降低水泥中六價鉻離子

黃 東

(長壽西南水泥有限公司 )

我國鈦白粉產量大約在250萬噸，據統計, 每生產 1 t 鈦白粉約產生 3～4噸FeSO4·7H2O。在國內，除少量綜合利用外，絕大多數直接作廢品處理，不僅浪費資源，而且污染環境，因此硫酸亞鐵的利用成了一大難題。

水泥中水溶性六價鉻溶解度高,當水泥加水攪拌后,水溶性六價鉻迅速溶出；六價鉻具有強氧化作用,可以透過細胞膜,當裸露的皮膚長期接觸水泥中可溶性的六價鉻時；會使操作工人發生過敏性接觸皮炎甚至誘發癌變。水泥中六價鉻的量越高,發生過敏性皮炎之間的機率越大,引起皮膚潰瘍,嚴重時會導致失去勞動力；含可溶性六價鉻的新拌混凝土當與地下水接觸時,會污染地下水源（1）。GB31893-2015《水泥中水溶性鉻（Ⅵ）的限量及測定方法》中規定水泥中水溶性鉻（Ⅵ）含量不得大于10.00mg/kg。

現在可行的辦法是將六價鉻還原為三價鉻離子，雖然三價鉻和六價鉻對人體健康都有害。一般認為六價鉻的毒性要比三價鉻高100倍, 六價鉻易溶于水, 很容易為人體吸收, 可在體內蓄積。而三價鉻不溶于水, 可吸附在固體物質上而存在于沉積物中, 因此水泥可溶性六價鉻的降鉻措施就是利用利用六價鉻的強氧化作用, 加入還原劑將六價鉻還原為三價鉻。鈦白粉廠工業廢渣硫酸亞鐵是種較好的還原劑。

我們對鈦白粉廠的硫酸亞鐵取樣進行分析，結果如下：

物料名稱 外水 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O FeSO4·H2O 12.1 19.98 0.51 1.97 27.77 0.00 2.90 45.53 0.18 0.11 FeSO4·7H2O 23.2 34.91 0.00 0.84 28.71 0.00 0.40 33.65 0.15 0.10

我公司取某品牌水泥，一個為空白樣，一個加入0.5%的硫酸亞鐵，送水泥質檢站進行測量，其中空白樣 Cr6+為 38.51ppm，加入硫酸亞鐵水泥 Cr6+為 7.83ppm,證明硫酸亞鐵還原水泥中Cr6+有效。

硫酸亞鐵的加入對水泥物理性能的影響。硫酸亞鐵同時也是一種水泥緩凝劑，我們分別用硫酸亞鐵和脫硫石膏做緩凝劑，取相同熟料做小磨試驗，測量物理性能，試驗結果如下：

緩凝劑名稱 細度 初凝 終凝凝結時間 抗折 抗壓標準稠度用水量 3天 28天 3天 28天 Loss SO3 MgO Cl- CaO FeSO4·7H2O 11.6 120 178 142 6.5 7.9 33.7 51.2 3.51 2.62 1.48 0.034 61.75 FeSO4·H2O 11.2 120 175 138 6.6 8.1 34.0 51.8 3.45 2.43 1.43 0.033 62.86脫硫石膏 10.5 140 198 134 6.4 8.1 32.2 50.4 3.33 2.57 1.45 0.034 62.58

如硫酸亞鐵用作緩凝劑，水泥標準稠度用水量增加，初凝時間、終凝時間均縮短20分鐘，28天強度大約上升1MPa。

水泥中硫酸亞鐵的加入對聚羧酸減水劑適應性的影響。以我公司普通42.5等級水泥為基準樣，相同混凝土配合比情況下，減水劑摻量為2.0%，測量不同硫酸亞鐵摻量下混凝土坍落度，結果如下：

以上試驗表明：鈦白粉廠工業廢渣硫酸亞鐵還原水泥中Cr6+可行，可替代石膏作水泥緩凝劑，水泥中摻量小于等于0.5%，對聚羧酸減水劑適應性影響較小。我公司從2017年12月開始在32.5等級水泥中摻入0.5%的FeSO4·H2O，市場無不良反映。

水泥中硫酸亞鐵摻量 初始坍落度 1小時后坍落度0% 225mm 210mm 0.2% 225mm 210mm 0.5% 220mm 205mm 1.0% 210mm 190mm 1.5% 185mm 160mm

[1]《水泥中水溶性六價鉻離子的來源、控制與還原技術》 邱玉奎