干法脫硫灰制備石膏砂漿及其性能研究

藺海艷

摘要：本文研究了干法脫硫灰制備石膏砂漿的性能展開研究，從脫硫灰的化學祖福成、顆粒形狀、顆粒分布等方面分對干法脫硫灰的理化性能進行了討論，并且研究干法脫硫灰對石膏凝膠材料的強度以及凝結時間所造成的的影響，使用脫硫灰制備了砂漿。表明，在不同的工藝下，干法脫硫灰的成分會有一定的差異，導致脫硫灰的性質會有較大的差別;干法脫硫灰會導致石膏強度降低等結論。

關鍵詞：干法脫硫灰;石膏砂漿;性能

引言

施法脫硫石膏的綜合利用已經比較成熟，但是對于干法脫硫灰綜合利用還存在一定不足。由于脫硫灰在一定程度上還呈現出粉煤灰的性，是具有一定凝膠的材料，就使得脫硫灰一定的利用價值和市場前景。目前，干法脫硫灰主要應用在水泥混合材料、燒制硫鋁酸鹽水泥、農業廢料、加氣混凝土等方面，還需要繼續講干法脫硫灰變廢為寶，制備石膏砂漿，為干法脫硫灰的資源利用提供可行性途徑。

1 材料和方法

1.1 原材料

試驗使用了密度為2.57g/cm3的干法脫硫灰，脫硫石膏為某電廠煅燒制備的商品脫硫建筑石膏，不表面積為382m2/kg。

1.2 試驗方法

試驗中對力學性能檢測中，會將脫硫石膏粉、粉煤灰和添加劑進行混合，之后按照標準擴散度用量加水，在攪拌均勻之后支撐40×40×160mm的標準試模中自然養護成型，在終凝一小時之后脫模。實驗條件下養護到第三天后，將其放入溫度在40±2℃的烘箱中烘干，直至達到恒重后再進行冷卻。之后進行抗壓強度、抗折強度等等的測定。

表征工作，使用XRD測定試樣的物相成本，以及使用掃描電微鏡進行試樣表面微觀形態的觀察，以及用力度分析儀器來測定顆粒的分布情況。

2 結果和討論

2.1 干法脫硫灰的理化性能分析

本文所使用的干法脫硫灰皆為循環流化床脫硫技術排放出的脫硫產物，由于工藝的不同導致循環次數的不同，并且造成了脫硫程度的不同，所以干法脫硫灰的性能會有明顯的差異。表1為干法脫硫灰的化學組成：

本文所使用的的脫硫灰分為A、B、C、D四種，通過對化學成分分析，發現干法脫硫灰以氧化鈣和三氧化硫為主，其中氧化鈣占據39.22%到47.03%，三氧化硫占據21.84%到37.42%。其中，C組的干法脫硫灰中氧化鈣和三氧化硫的含量會比較低，而A組中的三氧化硫是最高的，A和C差距達到了15%左右，說明A組在制備的過程中，吸收了大量的二氧化硫。通過取不同時間段的干法脫硫灰中的氧化鐵和三氧化二鋁會有較大的含量差距，其中干法脫硫灰B的含量已分別經達到了7.82%和7.53%。因此，采用不同脫硫次數后，干法脫硫灰的組分大多比較相近，但是各個組分之間有較大的的質量差距。

通過掃描電鏡觀察，發現A、B、C、D樣品顆粒大小和分布都并不均勻，顆粒的狀態也并不規則。其中，A、C兩組樣品的顆粒分布比較松散，而B、D樣品的顆粒分布相對比較致密。有很多小粒徑的顆粒填充在大顆粒的間隙之間，樣品A、B、的顆粒形狀近似于球狀，樣品C、D中擇優長條狀的顆粒。由于A、B顆粒的長粒徑非常小，因此在水化之后，能具有更優越的強度，性能較高。

根據XRD衍射分析圖，通過對圖譜的分析可以得到，A、B樣品的主要成分和C、D樣品的區別明顯，其中A、B樣品的主要成分以CaSO4·0.5H2O， Ca（OH） 2， CaCO3和 CaSO4為主，由于其中還有一些定的Ca（OH）2殘留，就說說明A和B樣品并沒有完全脫硫，并且樣品中A和B的半水石膏含量較高，這就使得A、B兩種樣品具有非常好的水化活性。樣品C和樣品D則以CaCO3和CaSO4為主，并沒有辦水石膏，所以C、D兩種樣品的水化活性會比較差。樣品A、B和樣品C、D的成分差異也不同，各個成分的相對含量也具有明顯的區別，因此說明在經過不同脫硫次數后，干法脫硫灰的成分會有很大不同。

2.2 干法脫硫灰和石膏凝膠材料性能的關系

（1）干法脫硫灰產量和石膏強度

通過進行力學分析，發現隨著干法脫硫摻量的增加，石膏凝膠材料的的抗壓、抗折強度都是明顯降低的，而且抗折比會明顯減小。在干法脫硫灰摻量控制在5%以內，并不會對石膏凝膠材料的抗壓、抗折強度產生過大的影響，而且也不會導致過大的強度變化。但是超越5%時，影響程度會明顯增高，直到7%左右降低幅度再次減小。在7%的情況下，抗壓強度會降低36%，而凝膠的抗折強度會降低35%。繼續添加之后，強度變化的幅度會減小。

（2）干法脫硫灰摻量和凝結時間

在未加入干法脫硫灰的情況下，石膏凝膠的初凝時間和終凝時間為7分鐘和10分鐘;加入4%的干法脫硫灰，凝結時間開始急劇增加;在加入23%的干法脫硫灰時，石膏凝膠的初凝和終凝時間達到了82分鐘和98分鐘。所以，干法脫硫灰會明顯延長石膏凝膠的凝結時間，并且隨著摻量的增加，凝結時間越長。

2.3 干法脫硫灰的石膏砂漿制備

（1）制備方法

砂漿使用粒徑為0.3-0.6mm的黃砂和粒徑為0.6-2.34mm的石英砂以9：1的比例進行混合。分別使用未經脫硫工藝排放的脫硫灰和經過脫硫工藝排放的脫硫灰。通過有效分析發現，脫硫裝置穩定運行以后排放出來的脫硫灰，可以取代40%到50%的脫硫石膏，而且所得到的脫硫灰擁有十分穩定的性質，并沒有太大的波動。對脫硫裝置清洗布袋之后，重新運行排放出的脫硫灰可以替代15%左右的脫硫石膏，但是這種脫硫灰的性質波動相對比較大，并且明顯具有緩凝的效果，露天堆放一天左右，結塊的情況明顯，并且緩凝的效果也會消失。因此，穩定運行后排放出的脫硫灰具有穩定的性質，可以代替45%左右的脫硫石膏，將其應用到石膏基干拌砂漿中的性能也符合標準要求。

3結束語

通過對脫硫灰的主要化學成分進行分析，發現主要以氧化鈣和三氧化硫的為主，其中礦物組成主要包括半水石膏，并且在不同時間段下，干法脫硫灰的成分含量也會有較大的差異。

參考文獻：

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（作者單位：安徽建筑大學城市建設學院）