工業(yè)氟石膏作緩凝劑在水泥生產(chǎn)中的實踐

馬紅青

摘要：氟石膏是以固態(tài)危險廢棄物的形態(tài)存在的，其是通過螢石和濃硫酸制取氫氟酸時產(chǎn)生的，為進一步降低水泥的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)降本降耗，山東魯碧建材有限公司引用氟石膏替代天然石膏，并將氟石膏與檸檬酸渣按比例搭配在水泥生產(chǎn)中進行了嘗試。應(yīng)用結(jié)果表明，氟石膏的使用，對于熟料粉及出廠水泥質(zhì)量尤其是早期強度及后期強度有明顯的激發(fā)作用；使用氟石膏與檸檬酸渣搭配后整體水泥質(zhì)量比較穩(wěn)定，在1∶1搭配時效果更好。

關(guān)鍵詞：氟石膏；緩凝劑；檸檬酸渣；熟料；強度；凝結(jié)時間

一、概述

我公司水泥分廠水泥粉磨系統(tǒng)是由1臺150-90輥壓機+V型選粉機+高效選粉機與Φ3.0m×11m開路磨機組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。熟料經(jīng)球磨機粉磨后與一定比例的礦粉經(jīng)過攪拌機配制成不同品種的水泥。作為年產(chǎn)60萬t水泥的生產(chǎn)線，公司一直走在廢物利用、節(jié)能減排的前列。在生產(chǎn)中我們?yōu)榱私档蜕a(chǎn)成本，采用熟料（81%）、石灰石（6%）、粉煤灰（6%），緩凝劑采用檸檬酸渣（3%）與天然石膏（4%）搭配使用來磨制熟料粉。氟石膏作為硫酸與螢石反應(yīng)制備氟化氫的工業(yè)產(chǎn)物，其主要成分SO3及CaO且含量較高，完全可以作為緩凝劑在水泥中生產(chǎn)應(yīng)用，氟石膏與檸檬酸渣的pH值化學成分分析。另外其價格比天然石膏便宜，為進一步降低水泥的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)降本降耗，我廠引用氟石膏替代天然石膏，并將氟石膏與檸檬酸渣按比例搭配在水泥生產(chǎn)中進行了嘗試，通過一段時間的使用，效果比較明顯。

二、使用效果

（一）氟石膏與檸檬酸渣1∶2搭配使用

在使用時采用逐步推進的方式進行生產(chǎn)實踐，首先將氟石膏與檸檬酸渣按1∶2搭配使用并完全替代天然石膏。搭配好后首先對混合樣進行pH測定，測量pH為10.05；另外為保證w（SO3）的合格率，安裝一臺電子皮帶秤對氟石膏進行準確計量，檸檬酸渣與氟石膏通過兩臺秤體準確計量后進入中間倉，中間倉通過秤體計量后經(jīng)混合皮帶入輥壓機。

1.降低物料入輥壓機水分

在氟石膏使用之前，由于檸檬酸渣水分是14.16%，造成秤體下料不暢，需專人清堵，造成w（SO3）合格率較低（合格率降到了66.5%），直接影響水泥的凝結(jié)時間；另外入輥壓機物料水分較大，輥壓機上的稱重倉由于物料水分大造成結(jié)壁情況嚴重，除塵器產(chǎn)生糊袋子現(xiàn)象，需經(jīng)常性的停機對稱重倉及除塵器進行清理。氟石膏水分是0.16%，另外進廠氟石膏的溫度較高，經(jīng)測量一般進場溫度在90℃左右，與檸檬酸渣1∶2搭配后由于溫度較高，造成檸檬酸渣內(nèi)水分的蒸發(fā)，搭配后綜合水分在6.5%左右，經(jīng)與熟料及其他混合材搭配入輥壓機水分為0.4%，出輥壓機成品水分為0.36%。搭配后由于水分的降低，秤體斷料的頻次大大減少，w（SO3）合格率提升到97%；另外除塵器糊袋子現(xiàn)象明顯減輕，降低了清理頻次。

2.熟料粉的物理性能變化

球磨機方面主要是產(chǎn)、質(zhì)量的變化，氟石膏∶檸檬酸渣=1∶2搭配后，熟料物理性能發(fā)生了變化：（1）熟料粉的1d，3d強度明顯提升。加入氟石膏后變化最為明顯的是熟料粉1d、3d強度的提升，10月27日至11月1日熟料粉3d強度平均32MPa，1d到3d強度的增幅平均為16.9MPa，這主要是由于使用氟石膏與檸檬酸渣搭配后，通過pH計測量搭配后物料的pH值比單獨使用檸檬酸渣時的pH值要高，說明摻入氟石膏后堿性增強，由于堿激發(fā)作用造成熟料粉的1d、3d強度的提升。（2）易磨性變差，熟料粉比表面積合格率降低。使用氟石膏后，磨機工序過程質(zhì)量尤其是出磨熟料粉比表面積合格率較低，合格率僅為76.9%（我廠比表面積的控制指標為≥360m2/kg為合格），比表面積在350～360m2/kg之間波動。（3）熟料粉需水量降低。加入氟石膏后隨著比表面積的降低，標準稠度也明顯降低，10月27日～11月1日標準稠度平均為25.8%，未用氟石膏時標準稠度平均為27.1%。需水量大大降低，對于強度的發(fā)揮及提高客戶使用效果有很大的幫助。（4）凝結(jié)時間明顯延長。使用氟石膏后熟料粉的初凝、終凝時間明顯延長，初凝時間達到1950min，終凝時間2470min。

3.解決措施

（1）針對熟料粉比表面積低的問題主要采取了以下三個措施：①提高出輥壓機物料的比表面積。通過現(xiàn)場選粉機進風口大小的調(diào)節(jié)，將出輥壓機物料的比表面積提高至240m2/kg以上，但輥壓機臺時由96t/h降低到了90t/h，輥壓機粉磨電耗由16.8kWh/t上升至17.81kWh/t，電耗明顯升高。

②調(diào)整一倉級配，適當提高一倉的平均球徑。通過對一倉4個點進行取樣做篩余曲線，從篩余曲線發(fā)現(xiàn)一倉的破碎能力不強。為了適當提高一倉的平均球徑，增大一倉的破碎能力，一倉Φ250mm以下的球揀出30t，并加入Φ400mm，Φ500mm球各1t，見表1。

表1調(diào)整前后級配方案

③調(diào)整混合材配比。由于粉煤灰活性高于石灰石，另外粉煤灰對于磨機物料粉磨有助磨作用，所以通過增加粉煤灰的配比，由6%提高到7%來提高出磨物料的比表面積。通過這三個措施調(diào)整后，從實際運行看，效果比較明顯，比表面積達到理想要求。（2）對于凝結(jié)時間的調(diào)整。隨著摻入氟石膏后凝結(jié)時間的延長，為了適應(yīng)季節(jié)變化及客戶需求，將w（SO3）控制指標由3.0%±0.2%降低到2.8%±0.2%，調(diào)整后凝結(jié)時間有了大的改觀，滿足了客戶需求。

（二）氟石膏∶檸檬酸渣=1∶1搭配使用

為進一步降低生產(chǎn)成本并試驗氟石膏對熟料粉物理性能的變化，將氟石膏配比逐步增加，調(diào)整為與檸檬酸渣1∶1搭配使用，搭配后pH值為11.56。1∶1搭配使用過程中，隨著氟石膏摻量的增加，磨機臺時及出磨熟料粉的質(zhì)量逐步降低。通過不斷的調(diào)整優(yōu)化磨機工藝參數(shù)，問題得以解決，尤其是由于堿性的進一步增強使得熟料粉1d強度增長更快，熟料粉1d強度高達17MPa，3d強度也進一步提升，但是凝結(jié)時間有所延長。為了適應(yīng)季節(jié)變化及客戶需求，再次將w（SO3）控制指標由2.8%±0.2%降低到2.7%±0.2%，經(jīng)過調(diào)整后，熟料粉的凝結(jié)時間逐步恢復(fù)到正常水平。

三、結(jié)論

（1）氟石膏的使用，對于熟料粉及出廠水泥質(zhì)量，尤其是早期及后期強度有明顯的的激發(fā)作用。（2）使用氟石膏與檸檬酸渣搭配后整體水泥質(zhì)量比較穩(wěn)定，在1∶1搭配時效果更好。

參考文獻

[1]李楠，陶珍東，劉秀美.工業(yè)副產(chǎn)品石膏作水泥緩凝劑的試驗研究[J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2012，05：12-14.endprint