工業(yè)廢石膏在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用

朱春梅

摘要：節(jié)能環(huán)保理念下，放任大量廢石膏遺棄，不僅會從生態(tài)環(huán)境視角下，造成大量污染，而且還會從經(jīng)濟(jì)性、資源等視角下，造成大量浪費(fèi)。本文在探究工業(yè)廢石膏的回收利用的問題上，主要著眼于水泥領(lǐng)域，并從應(yīng)用可行性視角下，把握廢石膏在水泥緩凝劑、水泥礦化劑方面的應(yīng)用，隨之又從廢石膏管理、技術(shù)開發(fā)、成本效益優(yōu)化，把握工業(yè)廢石膏在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用措施。

關(guān)鍵詞：廢石膏;水泥生產(chǎn);應(yīng)用;措施

引言

諸多工業(yè)生產(chǎn)事項(xiàng)中會產(chǎn)生大量廢石膏，若不加以處置，不僅會導(dǎo)致大量場地被占據(jù)，對工廠的空間管理造成負(fù)面影響，而且廢石膏內(nèi)污染物，如氟等，會對當(dāng)?shù)刂茉馑?、土壤、生物等造成?fù)面影響，因而有必要對廢石膏進(jìn)行回收利用。廢石膏的回收利用除了作為石膏板參與到建筑建設(shè)中外，基于廢石膏的特殊屬性，廢石膏還可以在水泥生產(chǎn)中，產(chǎn)生緩凝、礦化的價(jià)值，因而，對廢石膏在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行探究具有現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

一、工業(yè)廢石膏在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用可行性

（一）水泥緩凝劑

石膏用作水泥緩凝劑的原理是水泥中的鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣，可以與石膏中物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)形成水化硫鋁酸鈣、水化硫鐵酸鈣，從而在水泥熟料表面形成薄膜，阻礙水化作用的進(jìn)行，結(jié)晶壓力作用下發(fā)生薄膜局部脹裂，水化作用繼續(xù)，在此過程中起到水泥緩凝作用。工業(yè)廢石膏包括硬石膏、石膏尾礦、化學(xué)石膏，不同廢石膏的組成成分及性質(zhì)有所差異，用作水泥緩凝劑的表現(xiàn)也會存在差異。從硬石膏的角度來看，硬石膏主要是在鐵礦等開采過程中產(chǎn)生無水石膏，及少量二水石膏、粘土等雜質(zhì)，用以與水泥緩凝劑時(shí)，需要確保水泥熟料內(nèi)的三氧化硫含量在3.5%以下，并結(jié)合水泥與硬石膏的具體凝結(jié)情況，把握是否有必要配合二水石膏，另外，硬石膏的溶解速度，與礦渣、粉煤灰相近，因而硬石膏與礦渣水泥、粉煤灰水泥的相性較好。其中石膏尾礦是在開采天然石膏時(shí)產(chǎn)生的尾礦，含有無水石膏、二水石膏的含量約50%，其余為粘土，及少量石英、黃鐵礦、有機(jī)質(zhì)等，運(yùn)用于緩凝劑時(shí)，需要石膏尾礦中的三氧化硫的含量達(dá)到35%以上，以此緩凝效果不佳，并對水泥強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)面影響。其中化學(xué)石膏主要是化工、冶金等領(lǐng)域產(chǎn)生的廢渣，主要有磷石膏、氟石膏、脫硫石膏等，用作緩凝劑時(shí)，一般磷石膏、脫硫石膏等中含有大量二水石膏，在水泥緩凝中的表現(xiàn)較佳，即便主要是無水石膏的其他化學(xué)石膏，只要在反應(yīng)一段時(shí)間后，不會產(chǎn)生游離的硫酸鈣，一般仍舊可以用作緩凝劑[1]。

（二）水泥礦化劑

廢石膏中的硫、氟、磷等成分，可以在摻到水泥生料中，降低液相出現(xiàn)的燒制溫度、降低液相表面張力、加速液相結(jié)晶。介于硫石膏，硫石膏不僅可以在液相下加速水泥熟料的結(jié)晶，而且還可以針對含磷較低的熟料，通過五氧化二磷，生成更加優(yōu)質(zhì)的水泥熟料，介于氟石膏下，氟石膏可以破壞碳酸鹽的基團(tuán)結(jié)構(gòu)，致使碳酸鈣等的穩(wěn)定性遭到破壞，從而有利于煅燒的加速，有必要重視的是，運(yùn)用氟石膏時(shí)，氟的含量不宜高于0.6%，介于磷石膏，可以在較好的改善硅酸鹽等水泥生料的煅燒過程，運(yùn)用磷石膏與螢石作為復(fù)合礦化劑，在熟料質(zhì)量、產(chǎn)量、熱耗等層面上均存在較好效果[2]。

二、工業(yè)廢石膏在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用措施

（一）廢石膏管理

廢石膏在應(yīng)用于水泥生產(chǎn)中，雖然限制性條件較少，但在用作緩凝劑、礦化劑時(shí)，仍舊需要對廢石膏的內(nèi)部組成成分存在了解，避免廢石膏內(nèi)的物質(zhì)對水泥的凝結(jié)時(shí)間、力學(xué)結(jié)構(gòu)等造成負(fù)面影響。廢石膏管理工作主要涉及成分檢查、妥善保存、調(diào)度使用。介于成分檢查下，廢石膏成分檢查應(yīng)從樣本采集、物理化學(xué)檢驗(yàn)、結(jié)果歸納三方面進(jìn)行，樣本采集時(shí)可以根據(jù)廢石膏數(shù)量、批次等，抉擇適宜的樣本，以此能對某批廢石膏的組成成分有所把握，隨之便可以透過物理化學(xué)檢驗(yàn)，針對廢石膏內(nèi)的五氧化二磷、氟化鈣、三氧化硫、氧化鎂、氧化鈣、氧化鐵、氧化硅等成分、含量進(jìn)行檢查，最后便可以將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納統(tǒng)計(jì)，以此逐步了解廢石膏組成成分，便于在運(yùn)用于水泥生產(chǎn)時(shí)，能夠有所參考。介于妥善保存下，為避免水溶作用等對廢石膏的成分、含量造成影響，也為避免廢石膏造成污染，可以將廢石膏放置于無水、避雨等的倉庫內(nèi)。介于調(diào)度使用下，調(diào)用廢石膏時(shí)，可以結(jié)合該批次的檢查數(shù)據(jù)，便于在運(yùn)用于水泥生產(chǎn)時(shí)，能夠按照成分、含量數(shù)據(jù)，斟酌廢石膏施加量[3]。

例如，進(jìn)行成分檢查時(shí)，可以參考GB/T 5484 ——2000第16章，12章，21章等，規(guī)范的檢查廢石膏內(nèi)的氧化鉀、氯化鈉、氧化鎂、五氧化二磷等的組成成分，介于保存下，若能避免將廢石膏進(jìn)行室內(nèi)保存，可以避免雨水與廢石膏 內(nèi)氟等發(fā)生作用，致使氟流失。若能在調(diào)用時(shí)，明確廢石膏的類型、成分、含量，則可以根據(jù)需要，把握用量、復(fù)合使用等問題。

（二）技術(shù)開發(fā)

技術(shù)開發(fā)對拓展廢石膏應(yīng)用空間，強(qiáng)化廢石膏的緩凝、礦化功效，落實(shí)成本控制、污染控制、產(chǎn)能控制等都存在積極影響。技術(shù)開發(fā)可以重視實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合的辦法，以此從理論、實(shí)踐雙視角，把握廢石膏在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用問題。介于理論，可以更加精細(xì)的把握廢石膏與水泥的成分、含量、反應(yīng)過程等，對探究廢石膏的緩凝、礦化最優(yōu)解存在積極影響，介于實(shí)踐，可以從水泥生料煅燒、水泥水化的過程中，把握生產(chǎn)工藝、操作風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)規(guī)程等，對技術(shù)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值具有實(shí)際檢驗(yàn)作用。

（三）成本效益優(yōu)化

成本效益優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)廢石膏應(yīng)用于水泥生產(chǎn)，并呈現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。應(yīng)注意成本控制及效益拓展，以此激發(fā)相關(guān)從業(yè)者的參與熱情。其中成本控制可以重視生產(chǎn)工藝改進(jìn)、廢石膏采購，以此把握廢石膏成分、含量檢驗(yàn)成本，及廢石膏采購成本等，檢驗(yàn)成本可以透過實(shí)驗(yàn)人才、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)流程等的改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)，廢石膏采購成本可以透過廢石膏規(guī)模采購來實(shí)現(xiàn)。其中效益拓展可以透過產(chǎn)能增加、單位能耗下降、生產(chǎn)質(zhì)量等的改善來實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)能增加可以是在開發(fā)礦化劑下，提高生產(chǎn)效率，降低單位能耗，并透過五氧化二磷改善含磷較低的水泥的質(zhì)量，也可以是在開發(fā)緩凝劑下，把握三氧化二硫等的含量，精準(zhǔn)緩凝時(shí)間。

三、總結(jié)

本文主要從廢石膏的作用、廢石膏的應(yīng)用措施兩方面，對工業(yè)廢石膏在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行綜合探討，并認(rèn)為廢石膏在水泥生產(chǎn)中具有緩凝、礦化作用，具體應(yīng)用時(shí)，還可以重視廢石膏管理、技術(shù)開發(fā)、成本效益優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊志強(qiáng)，陳晴，郭清春，等. 磷石膏在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J]. 硅酸鹽通報(bào)，2016（35）：2860-2865.

[2]楊洋. 工業(yè)廢石膏在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用分析[J]. 四川水泥，2017（9）.

[3]趙振峰. 如何解決脫硫石膏在水泥生產(chǎn)應(yīng)用中存在的計(jì)量問題及輸送問題[J]. 鋁鎂通訊，2016，000（004）：58-59.