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(xué)祖福成、顆粒形狀、顆粒分布等方面分對(duì)干法脫硫灰的理化性能進(jìn)行了討論，并且研究干法脫硫灰對(duì)石膏凝膠材料的強(qiáng)度以及凝結(jié)時(shí)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(huì)有一定的差異，導(dǎo)致脫硫灰的性質(zhì)會(huì)有較大的差別;干法脫硫灰會(huì)導(dǎo)致石膏強(qiáng)度降低等結(jié)論。

關(guān)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(jīng)比較成熟，但是對(duì)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(xiàn)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(jià)值和市場前景。目前，干法脫硫灰主要應(yīng)用在水泥混合材料、燒制硫鋁酸鹽水泥、農(nóng)業(yè)廢料、加氣混凝土等方面，還需要繼續(xù)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(yàn)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(yàn)方法

試驗(yàn)中對(duì)力學(xué)性能檢測中，會(huì)將脫硫石膏粉、粉煤灰和添加劑進(jìn)行混合，之后按照標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散度用量加水，在攪拌均勻之后支撐40×40×160mm的標(biāo)準(zhǔn)試模中自然養(yǎng)護(hù)成型，在終凝一小時(shí)之后脫模。實(shí)驗(yàn)條件下養(yǎng)護(hù)到第三天后，將其放入溫度在40±2℃的烘箱中烘干，直至達(dá)到恒重后再進(jìn)行冷卻。之后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)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(jìn)行試樣表面微觀形態(tài)的觀察，以及用力度分析儀器來測定顆粒的分布情況。

2 結(jié)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(huán)流化床脫硫技術(shù)排放出的脫硫產(chǎn)物，由于工藝的不同導(dǎo)致循環(huán)次數(shù)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(huì)有明顯的差異。表1為干法脫硫灰的化學(xué)組成：

本文所使用的的脫硫灰分為A、B、C、D四種，通過對(duì)化學(xué)成分分析，發(fā)現(xiàn)干法脫硫灰以氧化鈣和三氧化硫?yàn)橹?，其中氧化鈣占據(jù)39.22%到47.03%，三氧化硫占據(jù)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(huì)比較低，而A組中的三氧化硫是最高的，A和C差距達(dá)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(shí)間段的干法脫硫灰中的氧化鐵和三氧化二鋁會(huì)有較大的含量差距，其中干法脫硫灰B的含量已分別經(jīng)達(dá)到了7.82%和7.53%。因此，采用不同脫硫次數(shù)后，干法脫硫灰的組分大多比較相近，但是各個(gè)組分之間有較大的的質(zhì)量差距。

通過掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)A、B、C、D樣品顆粒大小和分布都并不均勻，顆粒的狀態(tài)也并不規(guī)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(duì)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(yōu)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(yōu)越的強(qiáng)度，性能較高。

根據(jù)XRD衍射分析圖，通過對(duì)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(qū)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(huì)比較差。樣品A、B和樣品C、D的成分差異也不同，各個(gè)成分的相對(duì)含量也具有明顯的區(qū)別，因此說明在經(jīng)過不同脫硫次數(shù)后，干法脫硫灰的成分會(huì)有很大不同。

2.2 干法脫硫灰和石膏凝膠材料性能的關(guān)系

（1）干法脫硫灰產(chǎn)量和石膏強(qiáng)度

通過進(jìn)行力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)隨著干法脫硫摻量的增加，石膏凝膠材料的的抗壓、抗折強(qiáng)度都是明顯降低的，而且抗折比會(huì)明顯減小。在干法脫硫灰摻量控制在5%以內(nèi)，并不會(huì)對(duì)石膏凝膠材料的抗壓、抗折強(qiáng)度產(chǎn)生過大的影響，而且也不會(huì)導(dǎo)致過大的強(qiáng)度變化。但是超越5%時(shí)，影響程度會(huì)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(qiáng)度會(huì)降低36%，而凝膠的抗折強(qiáng)度會(huì)降低35%。繼續(xù)添加之后，強(qiáng)度變化的幅度會(huì)減小。

（2）干法脫硫灰摻量和凝結(jié)時(shí)間

在未加入干法脫硫灰的情況下，石膏凝膠的初凝時(shí)間和終凝時(shí)間為7分鐘和10分鐘;加入4%的干法脫硫灰，凝結(jié)時(shí)間開始急劇增加;在加入23%的干法脫硫灰時(shí)，石膏凝膠的初凝和終凝時(shí)間達(dá)到了82分鐘和98分鐘。所以，干法脫硫灰會(huì)明顯延長石膏凝膠的凝結(jié)時(shí)間，并且隨著摻量的增加，凝結(jié)時(shí)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(jìn)行混合。分別使用未經(jīng)脫硫工藝排放的脫硫灰和經(jīng)過脫硫工藝排放的脫硫灰。通過有效分析發(fā)現(xiàn)，脫硫裝置穩(wěn)定運(yùn)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(wěn)定的性質(zhì)，并沒有太大的波動(dòng)。對(duì)脫硫裝置清洗布袋之后，重新運(yùn)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(zhì)波動(dòng)相對(duì)比較大，并且明顯具有緩凝的效果，露天堆放一天左右，結(jié)塊的情況明顯，并且緩凝的效果也會(huì)消失。因此，穩(wěn)定運(yùn)行后排放出的脫硫灰具有穩(wěn)定的性質(zhì)，可以代替45%左右的脫硫石膏，將其應(yīng)用到石膏基干拌砂漿中的性能也符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3結(jié)束語

通過對(duì)脫硫灰的主要化學(xué)成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)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(shí)間段下，干法脫硫灰的成分含量也會(huì)有較大的差異。

參考文獻(xiàn)：

[1]周維，曹黎穎，康明.電廠干法脫硫灰用于加氣砌塊的試驗(yàn)研究[J].混凝土世界，2019（07）：69-71.

[2]陳永瑞.干法脫硫灰的理化特性及其綜合利用現(xiàn)狀[J].福建師大福清分校學(xué)報(bào)，2019（02）：15-20.

[3]黃斌，張毅，李東旭.干法脫硫灰制備石膏砂漿及其性能研究[J].硅酸鹽通報(bào)，2013，32（01）：1-5.

（作者單位：安徽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院）