脫硫建築石膏膠凝材料性能研究

摘要(yào / yāo)：本文較深入地(dì / de)研究了(le／liǎo)脫硫建築石膏膠凝材料的(de)物理化學性能特點，并與天然建築石膏性能進行了(le／liǎo)比較。作爲(wéi / wèi)建築石膏制品的(de)膠凝材料，制備各種石膏基幹混砂漿産品優異性能......前言因爲(wéi / wèi)火力發電廠用燃煤中含可燃硫1.5%~2%,煤燃燒後煙氣中含有大(dà)量的(de)SO2和(hé / huò)SO3，如果不(bù)經回收便直接排放到(dào)大(dà)氣中，将會對生态環境産生嚴重的(de)污染，降雨被酸化，酸雨危害人(rén)們健康、腐蝕金屬和(hé / huò)建築材料、酸化土壤和(hé / huò)水體，所以(yǐ)要(yào / yāo)求燃煤電廠排出(chū)的(de)煙氣必須經過脫硫處理。目前，在(zài)衆多的(de)煙氣脫硫工藝中，濕式石灰（石）-石膏法是(shì)世界上(shàng)最成熟、應用最廣泛的(de)脫硫工藝，這(zhè)種工藝産生的(de)副産物爲(wéi / wèi)脫硫石膏。在(zài)我國(guó)，濕式石灰石石膏法是(shì)主要(yào / yāo)的(de)脫硫方法，約占已安裝脫硫機組容量的(de)70%。該方法是(shì)以(yǐ)石灰石爲(wéi / wèi)脫硫劑，通過向吸收塔内噴入吸收劑漿液，與煙氣充分接觸混合，并對煙氣進行洗滌，使得煙氣中的(de)SO2與漿液中的(de)CaCO3以(yǐ)及鼓入的(de)強氧化空氣反應，形成脫硫石膏。脫硫石膏的(de)主要(yào / yāo)成分是(shì)含有兩個(gè)結晶水的(de)硫酸鈣（CaSO4•2H2O），脫硫石膏再通過幹燥、煅燒、粉碎等工藝處理，進而(ér)制得的(de)半水石膏，作爲(wéi / wèi)石膏基建築材料的(de)膠凝材料，大(dà)多數是(shì)半水石膏（CaSO4•1/2H2O）,因此半水石膏常被稱作建築石膏。目前國(guó)内對脫硫建築石膏的(de)應用範圍有限，利用量小。因而(ér)探索脫硫石膏在(zài)建築幹粉砂漿領域的(de)應用，滿足建材市場的(de)需求，是(shì)今後脫硫石膏的(de)發展方向。爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)保護我國(guó)的(de)天然資源和(hé / huò)減少環境污染，我國(guó)《建材工業“十五”規劃》已明确指出(chū)，要(yào / yāo)積極利用磷石膏、氟石膏、煙氣脫硫石膏等工業廢渣，節能利廢，大(dà)力發展“綠色建材”。因此，研究煙氣脫硫建築石膏的(de)物理化學性能及在(zài)建築石膏幹混砂漿中的(de)應用具有重要(yào / yāo)的(de)意義。2、實驗部分2.1材料與儀器材料：試驗采用2種天然建築石膏和(hé / huò)2種脫硫建築石膏進行對比研究。儀器：新标準法維卡儀、BC156-300比長儀、JW-004全自動氮吸附比表面儀、101FA-2型電熱鼓風幹燥箱、DH-101激光粒度分析儀、FA2004A電子(zǐ)天平、DY-208型全自動水泥強度試驗機、幹燥器、玻璃稱量瓶、坩埚鉛、2～5ml滴管等。藥品：酒精：90～95%濃度；硫酸鉀溶液：5%濃度。3.性能研究與讨論3.1 石膏化學成份分析研究所用原材料爲(wéi / wèi)脫硫建築石膏和(hé / huò)作對比樣的(de)天然建築石膏。表1爲(wéi / wèi)脫硫建築石膏和(hé / huò)天然建築石膏的(de)化學成分。由表1可見，脫硫建築石膏與天然建築石膏在(zài)化學組成上(shàng)基本相同。3.2 放射性和(hé / huò)重金屬含量檢測表2爲(wéi / wèi)天然建築石膏和(hé / huò)脫硫建築石膏放射性檢測結果。由表2可知，脫硫建築石膏内外照射指數相當小，遠低于(yú)GB 6566-2001《建築材料放射性核素限量》中規定的(de)限量标準，符合建材無放射性污染要(yào / yāo)求。由表3可見，脫硫建築石膏中重金屬含量遠遠低于(yú)國(guó)家标準，符合建材無放射性污染要(yào / yāo)求。3.3 粒度分布比較利用乙二醇爲(wéi / wèi)分散介質、氯化鈣爲(wéi / wèi)分散劑，通過激光粒度測試儀對天然建築石膏和(hé / huò)脫硫建築石膏進行粒度分布的(de)測試。圖1爲(wéi / wèi)天然建築石膏，圖2爲(wéi / wèi)脫硫建築石膏。由圖1可以(yǐ)看出(chū)，天然建築石膏的(de)粒度分布比較廣，從2μm—160μm都有分布。由圖2可以(yǐ)看出(chū)，脫硫建築石膏的(de)粒度分布非常窄，主要(yào / yāo)集中在(zài)45μm—75μm之(zhī)間。3.4 吸附水、結晶水及半水石膏含量按照GB/T 5484-2000和(hé / huò)燒石膏相分析方法對兩種石膏的(de)吸附水、結晶水及半水石膏（HH）含量進行測定，結果見表4。由表4可見，兩種建築石膏的(de)吸附水含量相近，均比較低；半水石膏含量（HH）脫硫建築石膏比天然建築石膏高，這(zhè)可能是(shì)脫硫建築石膏強度高的(de)原因之(zhī)一(yī / yì ／yí)。3.5 堆積密度和(hé / huò)比表面積建築石膏的(de)堆積密度是(shì)指散料在(zài)自由堆積狀态下單位體積内的(de)質量。該體積既含顆粒内部的(de)孔隙，又含顆粒之(zhī)間空隙在(zài)内的(de)體積，常用kg/m3單位表示。比表面積是(shì)指單位質量粉塵的(de)總表面積，用平方米每克表示（m2/g）。石膏粉體的(de)粒徑越小，則比表面積越大(dà)，比表面積越大(dà)，則顆粒的(de)表面活力越大(dà)。比表面積對粉料的(de)濕潤、溶解、凝聚的(de)性質都又直接的(de)影響。天然建築石膏和(hé / huò)脫硫石膏的(de)比表面積和(hé / huò)堆積密度見表5。由表5可以(yǐ)看出(chū)，脫硫建築石膏的(de)堆積密度比天然建築石膏高，這(zhè)可能是(shì)由于(yú)脫硫石膏雜質與石膏之(zhī)間的(de)易磨性相差較大(dà)，天然石膏經過粉磨後的(de)粗顆粒多爲(wéi / wèi)雜質，而(ér)脫硫石膏其顆粒多的(de)卻爲(wéi / wèi)石膏，細顆粒爲(wéi / wèi)雜質，其特征與天然石膏正好相反；此外，二者的(de)煅燒制度也(yě)不(bù)盡相同，煙氣脫硫石膏的(de)脫水溫度在(zài)120~160℃左右，脫硫石膏脫水時(shí)爲(wéi / wèi)脫遊離水，其物料溫升速率較慢，排濕量大(dà)；後過程爲(wéi / wèi)脫結晶水，其物料溫升速率較快，排濕量小，炒制最佳溫度爲(wéi / wèi)160~180℃，經過陳化後的(de)脫硫建築石膏顆粒圓度系數高、比表面積大(dà)。3.6 pH值、标稠及初終凝時(shí)間比較脫硫和(hé / huò)天然建築石膏的(de)pH值、标稠及凝結時(shí)間的(de)測定結果見6。由表6可見，天然石膏與脫硫石膏的(de)pH接近，略顯酸性。标準稠度用水量天然建築石膏與脫硫建築石膏相近，而(ér)初終凝時(shí)間脫硫建築石膏都比較短。3.7 脫硫和(hé / huò)天然建築石膏強度比較按 GB/T 17669.3－1999對兩種建築石膏強度進行測定，測試結果見表7。由表7可以(yǐ)看出(chū)，在(zài)标稠情況下，脫硫建築石膏的(de)2h強度及絕幹強度都高于(yú)天然建築石膏。3.8 兩種石膏粉及其水化物晶體形貌（SEM）比較3.8.1 天然建築石膏粉與脫硫石膏粉的(de)SEM比較由圖A和(hé / huò)圖B電鏡照片可以(yǐ)看出(chū)，天然半水石膏粉體多由疏松、細小、不(bù)規則的(de)片狀或粒狀晶體組成，且晶體大(dà)小不(bù)一(yī / yì ／yí)。脫硫建築石膏顆粒外觀規整，外形爲(wéi / wèi)短柱狀，且晶體大(dà)小比較均勻。3.8.2 天然建築石膏與脫硫建築石膏水化物晶體形貌（SEM）比較由圖C和(hé / huò)圖D可見，天然建築石膏與脫硫建築石膏水化物晶體形貌多爲(wéi / wèi)針狀或纖維狀，晶體之(zhī)間縱橫交錯地(dì / de)交織在(zài)一(yī / yì ／yí)起。其中脫硫半水石膏的(de)晶體較天然半水石膏結晶結構緊密，天然石膏結晶網絡較爲(wéi / wèi)疏松，孔隙較多。所以(yǐ)，一(yī / yì ／yí)般脫硫石膏的(de)強度高于(yú)天然石膏。4．結論：根據本課題的(de)研究可以(yǐ)得出(chū)：1）脫硫建築石膏脫硫建築石膏化學成分與天然建築石膏相差不(bù)大(dà)，但顆粒特征有明顯差異，物理化學性能近似。分析表明，化學成分是(shì)影響石膏性能的(de)重要(yào / yāo)因素，顆粒特征是(shì)影響性能的(de)主要(yào / yāo)因素。2）脫硫建築石膏可以(yǐ)作爲(wéi / wèi)建築石膏制品的(de)膠凝材料，可在(zài)粉刷石膏、石膏砌塊等石膏制品中得到(dào)廣泛的(de)應用。