玻璃厂半干法脱硫渣用于水泥缓凝剂的试验研究

玻璃厂半干法脱硫渣用于水泥缓凝剂的试验研究

作者：杨宇翔 俞新浩 彭素娟 李汶静 来源：《科学与信息化》2018年第19期

摘 要 采取熟料、脱硫渣、矿渣三种配料，按照一定比例制备水泥样品，进行物理性能全面检测，分析玻璃厂脱硫渣对水泥凝结时间、安定性和强度性能的影响，掌握脱硫渣对水泥性能影响的规律，确定玻璃厂脱硫渣用作水泥缓凝剂的最合理的掺量。 关键词 水泥缓凝剂；资源化综合利用；掺入量 前言

目前全国在生产的浮法玻璃线有300多条，随着全社会对环境保护越来越重视和国家日益加强环保法的执法力度，大部分生产线都投资建设了烟气脱硫系统，并且一般都以半干法脱硫为主。浮法玻璃烟气脱硫工艺虽已逐渐成熟，但其脱硫渣的堆存和处理却正在成为玻璃企业的另一难题，处理不好将造成对环境的二次污染。因此如何对半干法脱硫废渣进行综合利用，变废为宝，使产业效益最大化，是玻璃企业必须面对的问题[1]。

玻璃厂半干法脱硫渣是石膏和石灰的混合物，而且有较高的CaSO3含量，了其在建材领域上的应用。但是由于玻璃厂半干法脱硫渣在一定程度上仍然主要兼具有类石膏成分，因此可借鉴石膏在硅酸盐水泥中的作用，将玻璃厂半干法脱硫渣作为硅酸盐水泥缓凝剂[2]，具有一定的利用价值与市场前景，不仅很好地解决了当前玻璃厂半干法脱硫渣综合利用难的问题，而且还能降低水泥生产成本、提高工业固废资源化利用程度。 1 特性分析

玻璃厂的半干法脱硫渣：取样旗滨绍兴工厂的半干法脱硫渣，其化学组分如下表： 从表1可以看出：脱硫渣中主要化学成分是CaO和SO3，两种成分的含量超过90%，属于高硫高钙灰。这是由于脱硫过程中喷入过量石灰浆，石灰浆与烧结烟气中SO2发生脱除反应，导致脱硫渣中CaO和SO3含量很高[3]。脱硫渣中含量非常高的杂质是Cl-，氯离子由原料的硅砂、芒硝和纯碱，燃料石油焦粉，脱硫剂及消石灰用水等带来的，而半干法脱硫对烟气中的氯化物脱除率高达90%以上。脱硫渣中SiO2和Al2O3的含量很低，因此其不具备潜在的水硬性。 2.2 试验方法

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水泥缓凝剂最常用的是石膏（天然石膏、硬石膏、脱硫石膏、磷石膏和氟石膏），水泥中的石膏用量一般为4%[4]，水泥对残留SO2的要求要小于3.5%。

第一步，直接用玻璃厂半干法脱硫渣替代部分石膏来作为水泥缓凝剂使用，测试不同比例的掺入量对硅酸盐和矿渣水泥产品的凝结时间，安定性，抗压抗折强度。

第二步，对玻璃厂半干法脱硫渣进行改性处理后，替代部分石膏来作为水泥缓凝剂使用，测试不同比例的掺入量对硅酸盐水泥的凝结时间的影响。

将玻璃厂半干法脱硫渣按照不同比例分别掺加到水泥熟料中，经粉磨后采用净浆测试方法测试水泥标准稠度用水量、初终凝时间。标准稠度用水量、凝结时间和安定性按照《水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性检验方法》（GB/T 1346-2001）进行。将水泥加水、标准砂搅拌制成40×40×l60 mm的试块，在水泥养护箱内养护24 h后脱模，再在恒温水内养护，养护期分别为1 d、3 d和28 d，测试试块的抗压抗折强度。水泥胶砂强度按照《水泥胶砂强度检验方法》（GB/T 17671-1999）测定。 2.3 试验结果

（1）第一次实验配比、水泥标准稠度用水量、安定性以及凝结时间的实验结果见表5和表6。

试验加入等量的熟料（75%），矿粉（8%），不同比例的脱硫石膏与脱硫渣（0%～90%）混合做作为缓凝剂，以调节粉煤灰的含量来控制SO3含量为2.5%左右。进行了10组试验。

（2）第二次配制9组试验样品，按SO3比例为2%的配比与425熟料混合。测试水泥产品的初凝终凝时间。详见表7和8。 2.4 试验结论分析

P.0425水泥的物理性能指标要求如下：

初凝≮45Min，终凝时间≯10h；三天抗折强度≥3.5MPa，三天抗压强度≥16.0MPa；二十八天抗折强度≥6.5MPa，三天抗压强度≥42.5MPa。

根据三次试验的结果表明，掺入不同比例的玻璃厂半干法脱硫渣到各种石膏中用作水泥缓凝剂，水泥的各项物理性能均能达到国家标准的要求。

但第一次试验（10组）结果显示，水泥的初凝，终凝虽然在标准范围以内，但是加入脱硫渣比不加脱硫渣的水泥初凝终凝时间均延长2～3个小时，也就是说未做改性处理的脱硫渣

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的直接掺入使水泥的缓凝效果非常明显，而掺入比例大于20%以后，缓凝效果趋于稳定。这样的结果会延长施工时间，影响水泥的使用，在实际应用和推广中势必受到。

鉴于此结果，我们对脱硫渣进行适当的改性处理，将脱硫渣中的CaSO3在一定的条件下部分氧化为CaSO4，然后再进行第二次试验。从第二次试验的结果可以看出，改性后的脱硫渣掺入到石膏中来作为水泥缓凝剂，水泥的初凝终凝时间均达到了预期要求。最佳的掺入量应该在10%到20%之间，大于20%以上缓凝效果增加明显。 3 结束语

（1）在固定 SO3的情况下，随着脱硫灰掺入量的增加凝结时间呈下降趋势，水泥的初凝和终凝时间都满足《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2007）标准的要求范围。

（2）湿法改性处理后的脱硫灰渣掺入到石膏中来作为水泥缓凝剂，水泥的初凝终凝时间均可达到非常理想的要求。

（3）采用脱硫灰外掺石膏复掺矿渣制备的水泥，当脱硫灰掺量在水泥缓凝剂中的0%～ 90%范围内制成的水泥性能符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2007）标准。脱硫灰掺量在石膏的 20%左右制成的水泥有较好的性能。 参考文献

[1] 张凡，王军方.半干法钙基烟气脱硫技术[J].能源环境保护，2004，2（1）：44-47. [2] 杨新亚，张丽英，刘洪波.干法与半干法脱硫渣中亚硫酸钙的低温催化氧化的研究[J].COAL ASH CHINA，2006，（4）：10-12.

[3] 王朝强，谭克峰.我国脱硫灰渣资源化综合利用现状[J].粉煤灰综合利用，2014，（2）：51-56.

[4] 王继冰.半干法脱硫灰对水泥性能的影响[J].粉煤灰综合利用，2015，（2）：32-36.