性脱硫建筑石膏及其性能研究分析！！

0 引言

脱硫石膏，是由大型燃煤设施采用石灰湿法脱 硫产生的，因此，脱硫石膏又称之为排烟石膏、硫石 膏、FGD 石膏。 2010 年全国 FGD 石膏的总产量已 达 52.3 Mt，相当于美国 FGD 石膏年产量的 3 倍以 上，居全球第一。 随着我国环保要求的提高，近年来 脱硫机组容量大量增加，脱硫石膏已成为继粉煤灰 后第二大固体废物，若不能综合利用将会占用大量 的土地污染环境。 我国天然石膏储量丰富，加之湿式石灰石-石膏 法烟气脱硫技术在我国起步较晚，对脱硫石膏的利 用价值和市场需求认识不够，脱硫石膏性能、加工 工艺、资源化途径等都没有系统科学的研究。 大部 分脱硫石膏都是采用抛弃法处理，这不仅污染了环 境，还占用了大量的土地，不能使其变废为宝。 近几 年，随着脱硫技术的成熟和政府等职能部门对环保 要求的提高，脱硫石膏已渐渐走入相关石膏企业的 视野，目前国内已有相关针对利用脱硫石膏生产石 膏制品的生产线，脱硫石膏的利用蕴藏着巨大的商 机。 由于天然石膏是几百万年长期形成的，而脱硫 石膏却是在很短的时间内通过化学反应形成，所以 脱硫石膏在杂质含量、含水率、粒径级配等方面与 天然石膏还是有所差别。 此外，对于电厂来说，销售 或深加工脱硫石膏相对于主业“发电”，利润实在太 低。 因此电厂对于处理脱硫石膏并无兴趣，一般只 想简单处理了事，加大了脱硫石膏的应用难度。 我国主要在两个方面加快了对脱硫石膏应用 的技术研究:①继续开拓以脱硫石膏为原料的应用 领域，在水泥行业、建筑石膏等方面的市场利用价 值；②研制针对脱硫石膏煅烧成建筑石膏粉的设 备和工艺上，现有的设备不能完全满足脱硫石膏加 工工艺的要求。 我国燃煤电厂排放的脱硫石膏主要 用做水泥缓凝剂，同时在建筑石膏、粉刷石膏、胶凝 材料方面也得到应用，但都未得到规模化生产。石膏中的主要成分为硫酸钙，由于硫酸钙微溶 于水，因此，当石膏遇水后，石膏内部结构中的硫酸 钙缓慢溶于水中破坏了石膏内部结构。 石膏建材的 耐水性能通常较差，主要表现为经过水泡的石膏材 料强度明显下降。 改善石膏耐水性能的手段有多 种，如通过添加憎水物质，减少水对石膏材料的接 触，通过化学手段提高石膏材料的密实性，阻碍水 进入石膏内部等。 在石膏中添加矿粉，利用氢氧化钠激发矿粉的 活性促使矿粉迅速水化形成水化硅酸钙不但可以 提高石膏的密实性能提高其耐水性还能对石膏的 结构起到支撑作用改善其力学性能。

1 原材料与试验方法

1.1 试验设备及原料

所用主要设备有，水泥胶砂抗折抗压试验机（无 锡建仪仪器机械有限公司 TYE-200B）、电子天平（上 海浦春计量仪器有限公司 JE2002）、 电热鼓风干燥 箱 （上海迅博医疗生物仪器股份有限公司 GZX9030MBE）。 所用原材料为，煅烧后的脱硫石膏粉（孟姚电 厂）:脱硫石膏经 180 ℃煅烧后其主要成分为 β 型半 水石膏，初凝时间 17 min，终凝时间 24 min。 矿粉 （山西晋城 S95）、水玻璃、氢氧化钠（天津光复 分析 纯）。

1.2 试验方法

试件的配比:向石膏中加入不同量的矿粉、水、 水玻璃、氢氧化钠。 使水的质量占矿粉和石膏总质 量的 50%，水玻璃和氢氧化钠用量均为矿粉质量的 2%。 在此基础上调整矿粉同石膏的质量比分别为 0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30。 此外，制备空白组 试件，空白组石膏和水的比例为 1∶0.5。 具体配比如表1。 试件的制备与养护:按照 GB/T 17671—1999 标 准进行搅拌与成型，在相对湿度为 50%~60%，温度为 18 ℃~22 ℃的条件下静置 24 h 后脱模并覆膜养 护，覆膜养护温度为 38 ℃~42 ℃，在该条件下养护 至 28 d 后放入鼓风干燥箱中，在 38 ℃~42 ℃的条件 烘至恒重，然后按照标准 GB/T 17671—1999 测试的 方法测试其抗折、抗压强度。 此外，对所制备的试件 进行泡水处理，泡水时间 24 h，用于测试其耐水性能。


2 结果与讨论

从图 1 中可看出随着矿粉掺量的不断增加，石 膏的抗压强度增幅明显，当矿粉用量占胶凝材料总 用量的 30%时，改性石膏的抗压强度达 30.2 MPa，较 未添加矿粉的空白组试件强度高约一倍。 是由于矿 粉在水玻璃和氢氧化钠的激发下，矿粉不断水化形 成水化硅酸钙，提高了石膏材料的密实性，提供支 撑作用，从而提高了改性石膏的抗压强度。从图 2 中可看出随着矿粉掺量的不断增加，石 膏的抗折强度增幅明显，当矿粉用量占胶凝材料总 用量的 30%时，改性石膏的抗折强度达 7.71 MPa，较 未添加矿粉的空白组试件强度高约 50%。 这是由于 矿粉在水玻璃和氢氧化钠的激发下，矿粉不断水化 形成水化硅酸钙，提高了石膏材料的密实性，提供 支撑作用，从而提高了改性石膏的抗折强度。


3 总结与结论

从上述试验中不难发现，矿粉加入脱硫建筑石 膏中大幅提高了其抗压强度，抗折强度也有一定提 高，但抗压强度增幅远高于抗折强度。 这意味着随 着矿粉的大量添加，改性石膏材料的压折比增加，材料显脆性。 同时，矿粉的加入也大幅提高了石膏材料的耐水性能，脱硫石膏的耐水系数从 0.31 增长至 0.66。