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脱硫石膏在水泥基材料中的应用

2021-02-20 11:09 作者:美高美官网 点击:

  北极星大气网讯脱硫石膏作为燃煤工厂脱硫副产品,其产量巨大。若不能有效利用脱硫石膏,将会造成资源浪费和环境污染。目前,脱硫石膏主要用于制造建筑石膏、粉刷石膏、水泥缓凝剂、路基材料等。虽然已有众多学者研究脱硫石膏在水泥基材料中的应用,但是相关研究仍不够全面完善。

  在水泥基材料中引入适当硫酸盐能够使水泥水化产物与硫酸盐生成更多钙矾石,能够填充水化产物骨架,使硬化浆体更加密实坚硬。但是,过多的硫酸盐可能在水泥基材料硬化后期生成较多钙矾石释放膨胀能,最终导致硬化浆体膨胀开裂。

  M Sant hanam,M D Cohen,J Olek 等人认为水泥水化产物中的Ca( OH)2与硫酸盐反应生成二水石膏,这将导致硬化浆体体积增大约1.24倍,过大的体积膨胀导致硬化浆体开裂。然而,有些研究表明二水石膏的形成并不会引起膨胀开裂,过多硫酸盐的引入会使硬化浆体软化,削弱强度。

  通过分析国内外对脱硫石膏在水泥基材料中的应用研究结果和笔者试验研究,客观认识到脱硫石膏在水泥基材料中的积极作用和潜在危害,为脱硫石膏在水泥基材料中的应用提供有效信息。

  研究表明采用湿法工艺生产的脱硫石膏其形貌常呈现圆饼状、板状、球状和不规则颗粒组成。其中圆饼状多为CaCO3和CaSO4˙2H2O,且CaCO3处于中心由CaSO4˙2H2O 包裹着,球状和不规则颗粒则由铝硅质矿物组成。这与湿法生产脱硫石膏的工艺过程密切相关。脱硫石膏是在喷淋雾化装置中由石灰和烟气接触反应形成,因此脱硫石膏的形成是以CaCO3外层为起点不断深入的,最终由于反应时间的长短和CaCO3颗粒大小的不均才会导致脱硫石膏颗粒成分的差异。而其他铝硅质矿物是脱硫过程中混入的粉煤灰、石英砂粒、钙长石等矿物,这些矿物具有一定活性,可能会对脱硫石膏在水泥基材料中的应用产生举足轻重的作用。

  有学者研究脱硫石膏物化特性,研究结果表明脱硫石膏形貌多呈板状、片状,还有斜棱柱状、短柱状和无规则聚合体,其中的杂质为飞灰和为反应的碳酸钙。

  颗粒形貌在水泥基材料中具有较大影响,圆度良好的颗粒能在水泥浆体中起到最紧密堆积效应,从而提高硬化浆体的密实度,并改善其力学性能,而针片状颗粒对浆体颗粒堆积不利。脱硫石膏颗粒多成板状,若杂质离子较多将会转变成针状,这种形貌的脱硫石膏颗粒不利用脱硫石膏- 水泥基材料的性能发展。

  对3种不同脱硫石膏进行研究,这3种脱硫石膏分别取自浙江某电厂、上海宝钢、福建某电厂。3种不同产地脱硫石膏编号分别是G-1、G-2 和G-3,这3种脱硫石膏经800℃热激活后,编号为A-1、A-2 和A-3,其粒径分布见表1。

  由表1 可知3 种不同脱硫石膏的颗粒分布基本呈正态分布,且从总体来看热激活后的脱硫石膏的粒径比未热激活的小。例如G - 1 脱硫石膏在20m ~60m 粒径的颗粒含量超过64.74%, 20m ~ 80m 粒径颗粒含量占70.57 以上,粒径分布范围比较窄。A-1 脱硫石膏在,20m 以下颗粒含量高达70.3%,20m ~ 60m 粒径的颗粒含量超过28.25%,20m ~80m 粒径颗粒含量占29.65%,可见热激活后的脱硫石膏具有更小的粒径。脱硫石膏是在脱硫装置中SO3与石灰或石灰石经反应自然形成,由于反应时间、反应物浓度等因素相差不大,故形成的反应产物晶粒尺寸也就相差不大,因而脱硫石膏的粒径分布较窄。G-2和G-3 脱硫石膏也呈现相同规律。3 种热激活脱硫石膏比表面积大小顺序: A-1A-3A-2。

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