煉油廠脫硫底渣在水泥生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用探索

摘 要：本文介紹了脫硫底渣的產(chǎn)生機(jī)理和化學(xué)性能。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證替代天然二水石膏以及與檸檬酸渣搭配使用對(duì)水泥物理性能的影響。通過(guò)使用脫硫底渣來(lái)替代天然二水石膏，不但可以減少土地的浪費(fèi)和環(huán)境的污染，還可以減少不可再生礦產(chǎn)資源的消耗。

關(guān)鍵詞：脫硫底渣；PH值；檸檬酸渣；適應(yīng)性；生產(chǎn)應(yīng)用文章編號(hào)：2095-4085（2024）03-0121-03

0 引言

已建成投產(chǎn)的青島大煉油項(xiàng)目位于黃島，它是我國(guó)批準(zhǔn)建設(shè)的第一個(gè)單系列千萬(wàn)噸級(jí)煉油項(xiàng)目，年加工原油超1 000萬(wàn)噸。但是，在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，會(huì)產(chǎn)生大量的脫硫底渣，每天大約在400噸左右。由于無(wú)法合理利用，造成了大量的土地污染和資源浪費(fèi)。

為了探索廢渣在水泥生產(chǎn)中的再利用價(jià)值，研究人員對(duì)脫硫底渣進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，并成功將其應(yīng)用于通用硅酸鹽水泥的生產(chǎn)中，部分替代了傳統(tǒng)的二水石膏。結(jié)果顯示，這一創(chuàng)新應(yīng)用取得了顯著的效果，實(shí)現(xiàn)了廢渣的變廢為寶。

1 脫硫底渣的介紹

煉油廠把原油提煉后剩余的高硫石油渣利用循環(huán)流化床進(jìn)行燃燒，在實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換的過(guò)程當(dāng)中，產(chǎn)生大量的二氧化硫。為避免其直接排放到大氣當(dāng)中，在燃燒過(guò)程中加入石灰石作為脫硫劑進(jìn)行脫硫，從而產(chǎn)生了一種以無(wú)水硫酸鈣和亞硫酸鈣為主要成分的廢渣。外觀呈淡黃色顆粒狀，其化學(xué)成分（見(jiàn)表1）。

2 試驗(yàn)方案

（1）采用公司P·C42.5水泥、 P·O42.5水泥、 P·O52.5水泥等正常生產(chǎn)用的原材料和配比，用∮500mm×500mm試驗(yàn)小磨粉磨后進(jìn)行全套物理試驗(yàn)。物料配比（見(jiàn)表2）。

試驗(yàn)要求：統(tǒng)一粉磨時(shí)間，細(xì)度要求80um篩余≤2.5%。具體檢驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表3）。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：

1）從表3當(dāng)中的數(shù)據(jù)可以看出，摻加脫硫底渣對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間有一定的影響，隨著脫硫底渣替代比例的不斷提高，水泥初凝時(shí)間和終凝時(shí)間呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，各品種水泥全部替代天然二水石膏時(shí)，初凝時(shí)間縮短了22～38min不等，終凝時(shí)間縮短了21～41min不等。

2）摻加脫硫底渣對(duì)水泥強(qiáng)度有一定影響，隨著脫硫底渣替代比例的不斷提高，各品種水泥3d和28d齡期的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。脫硫底渣全部替代二水石膏時(shí)，P·C42.5水泥3d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)了1.2MPa，28d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)了2.3MPa； P·O 42.5水泥3d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)了1.3MPa，28d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)了1.6MPa；P·O 52.5水泥3d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)了1.7MPa，28d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)了2.0MPa。

3）隨著脫硫底渣比例的提高水泥細(xì)度逐漸降低，說(shuō)明有一定助磨效果。通過(guò)上述試驗(yàn)證明脫硫底渣可以完全替代天然二水石膏并且具有一定的助磨效果。根據(jù)上述結(jié)果最終確定部分脫硫底渣替代天然二水石膏生產(chǎn)復(fù)合硅酸鹽水泥的方案，并一次性通過(guò)水泥磨大磨試驗(yàn)。此外，隨著脫硫底渣摻加量的增加，針對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間縮短這一現(xiàn)象，對(duì)脫硫底渣的PH值進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)，其PH值在12.0左右，呈堿性。據(jù)此可以推斷，是因?yàn)楦吡蚴驮紵^(guò)程加入的石灰石，在高溫條件下，一部分與二氧化硫反映生成硫酸鈣，另外一部分以石灰狀態(tài)存在，加到水泥當(dāng)中之后，導(dǎo)致水泥當(dāng)中的氫氧化鈣濃度增高所致。另外，脫硫底渣中含有一部分半水亞硫酸鈣，不具有緩凝作用。

（2）因P·O 42.5水泥與P·O52.5水泥主要面向攪拌站客戶使用，因此針對(duì)脫硫底渣對(duì)水泥適應(yīng)性的影響進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，以確定脫硫底渣能否用于P·O 42.5水泥和P·O 52.5水泥的生產(chǎn)。試驗(yàn)采用測(cè)定水泥凈漿流動(dòng)性辦法，外加劑選用目前常用的聚羧酸外加劑（見(jiàn)表4）。

從試驗(yàn)結(jié)果看，隨著脫硫底渣摻加量的提高，在相同外加劑摻加量的情況下，初始凈漿流動(dòng)度逐漸降低，在完全使用脫硫底渣時(shí)，P·O 52.5水泥出現(xiàn)不流動(dòng)的情況。同時(shí)，隨著脫硫底渣替代比例的提高，水泥凈漿1h損失率逐漸增大。試驗(yàn)說(shuō)明，脫硫底渣對(duì)水泥適應(yīng)性帶來(lái)不利影響。分析主要原因是脫硫底渣PH值偏高，以及殘存的部分石灰狀態(tài)物所致。

（3）針對(duì)上述情況，因生產(chǎn)企業(yè)曾有使用檸檬酸渣作為工業(yè)副產(chǎn)石膏的經(jīng)驗(yàn)，所以進(jìn)一步開(kāi)展了檸檬酸渣與脫硫底渣搭配試驗(yàn)。檸檬酸渣因殘存檸檬酸呈現(xiàn)酸性，存放較短時(shí)間的檸檬酸渣PH值一般在5.0以下，與脫硫底渣強(qiáng)堿性可以進(jìn)行部分中和，從而降低檸檬酸渣酸性及脫硫底渣堿性對(duì)水泥性能的影響。試驗(yàn)采用了檸檬酸渣與脫硫底渣4∶1、1∶1、1∶4三種不同復(fù)摻比例，分別用P·O 42.5水泥和P·O 52.5水泥進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表5）。

從表5與表3以及表4試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比看，脫硫底渣與檸檬酸渣搭配，較同比例的脫硫底渣與二水石膏搭配，水泥凝結(jié)時(shí)間略有延長(zhǎng)，水泥強(qiáng)度有所提高。隨著檸檬酸渣摻加量的增加，水泥凈漿初始流動(dòng)性逐漸改善，1h凈漿損失率逐漸降低，說(shuō)明使用脫硫底渣與檸檬酸渣復(fù)摻應(yīng)用在普通水泥生產(chǎn)中是可行的。因此在P·O 42.5水泥和P·O 52.5水泥實(shí)際生產(chǎn)中，采用脫硫底渣與檸檬酸渣搭配使用的方式進(jìn)行生產(chǎn)，脫硫底渣的使用量以不超過(guò)脫硫底渣與檸檬酸渣總用量的50%為宜。同時(shí)，在進(jìn)貨時(shí)要加大對(duì)兩種材料PH值的監(jiān)測(cè)，根據(jù)PH值的變化，適當(dāng)調(diào)整搭配比例。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）脫硫底渣具有調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間的作用，隨著摻加量的提高，水泥的凝結(jié)時(shí)間逐漸縮短。

（2）隨著脫硫底渣摻加量的提高，水泥抗折和抗壓強(qiáng)度逐漸提高，說(shuō)明脫硫底渣相對(duì)于天然二水石膏具有增強(qiáng)作用。

（3）隨著脫硫底渣摻加量的提高，水泥與外加劑適應(yīng)性變差，通過(guò)與檸檬酸渣進(jìn)行搭配使用，可以優(yōu)化水泥性能，解決水泥適應(yīng)性變差的問(wèn)題。

在通過(guò)大磨試驗(yàn)以后投入批量生產(chǎn)，通過(guò)一年來(lái)的運(yùn)行，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，不僅降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，而且為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，開(kāi)辟了一條新途徑。

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