煉油廠脫硫底渣在水泥生產(chǎn)當中的應(yīng)用探索

摘 要：本文介紹了脫硫底渣的產(chǎn)生機理和化學(xué)性能。通過試驗驗證替代天然二水石膏以及與檸檬酸渣搭配使用對水泥物理性能的影響。通過使用脫硫底渣來替代天然二水石膏，不但可以減少土地的浪費和環(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：2095-4085（2024）03-0121-03

0 引言

已建成投產(chǎn)的青島大煉油項目位于黃島，它是我國批準建設(shè)的第一個單系列千萬噸級煉油項目，年加工原油超1 000萬噸。但是，在生產(chǎn)過程當中，會產(chǎn)生大量的脫硫底渣，每天大約在400噸左右。由于無法合理利用，造成了大量的土地污染和資源浪費。

為了探索廢渣在水泥生產(chǎn)中的再利用價值，研究人員對脫硫底渣進行了試驗驗證，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)流化床進行燃燒，在實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換的過程當中，產(chǎn)生大量的二氧化硫。為避免其直接排放到大氣當中，在燃燒過程中加入石灰石作為脫硫劑進行脫硫，從而產(chǎn)生了一種以無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（見表1）。

2 試驗方案

（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試驗小磨粉磨后進行全套物理試驗。物料配比（見表2）。

試驗要求：統(tǒng)一粉磨時間，細度要求80um篩余≤2.5%。具體檢驗結(jié)果（見表3）。

試驗數(shù)據(jù)分析：

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

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

3）隨著脫硫底渣比例的提高水泥細度逐漸降低，說明有一定助磨效果。通過上述試驗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，并一次性通過水泥磨大磨試驗。此外，隨著脫硫底渣摻加量的增加，針對水泥凝結(jié)時間縮短這一現(xiàn)象，對脫硫底渣的PH值進行檢測。通過檢測，其PH值在12.0左右，呈堿性。據(jù)此可以推斷，是因為高硫石油渣燃燒過程加入的石灰石，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，加到水泥當中之后，導(dǎo)致水泥當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，因此針對脫硫底渣對水泥適應(yīng)性的影響進行了對比驗證，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)。試驗采用測定水泥凈漿流動性辦法，外加劑選用目前常用的聚羧酸外加劑（見表4）。

從試驗結(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，初始凈漿流動度逐漸降低，在完全使用脫硫底渣時，P·O 52.5水泥出現(xiàn)不流動的情況。同時，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。試驗說明，脫硫底渣對水泥適應(yīng)性帶來不利影響。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，所以進一步開展了檸檬酸渣與脫硫底渣搭配試驗。檸檬酸渣因殘存檸檬酸呈現(xiàn)酸性，存放較短時間的檸檬酸渣PH值一般在5.0以下，與脫硫底渣強堿性可以進行部分中和，從而降低檸檬酸渣酸性及脫硫底渣堿性對水泥性能的影響。試驗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水泥進行試驗。試驗結(jié)果（見表5）。

從表5與表3以及表4試驗結(jié)果對比看，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)時間略有延長，水泥強度有所提高。隨著檸檬酸渣摻加量的增加，水泥凈漿初始流動性逐漸改善，1h凈漿損失率逐漸降低，說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水泥實際生產(chǎn)中，采用脫硫底渣與檸檬酸渣搭配使用的方式進行生產(chǎn)，脫硫底渣的使用量以不超過脫硫底渣與檸檬酸渣總用量的50%為宜。同時，在進貨時要加大對兩種材料PH值的監(jiān)測，根據(jù)PH值的變化，適當調(diào)整搭配比例。

3 結(jié)語

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

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

（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，通過與檸檬酸渣進行搭配使用，可以優(yōu)化水泥性能，解決水泥適應(yīng)性變差的問題。

在通過大磨試驗以后投入批量生產(chǎn)，通過一年來的運行，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，不僅降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，而且為當?shù)亟?jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，開辟了一條新途徑。

參考文獻：

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