0 引言

脫硫石膏，是由大型燃煤設(shè)施采用石灰濕法脫 硫產(chǎn)生的，因此，脫硫石膏又稱之為排煙石膏、硫石 膏、FGD 石膏。 2010 年全國 FGD 石膏的總產(chǎn)量已 達(dá) 52.3 Mt，相當(dāng)于美國 FGD 石膏年產(chǎn)量的 3 倍以 上，居全球第一。 隨著我國環(huán)保要求的提高，近年來 脫硫機(jī)組容量大量增加，脫硫石膏已成為繼粉煤灰 后第二大固體廢物，若不能綜合利用將會(huì)占用大量 的土地污染環(huán)境。 我國天然石膏儲(chǔ)量豐富，加之濕式石灰石-石膏 法煙氣脫硫技術(shù)在我國起步較晚，對(duì)脫硫石膏的利 用價(jià)值和市場需求認(rèn)識(shí)不夠，脫硫石膏性能、加工 工藝、資源化途徑等都沒有系統(tǒng)科學(xué)的研究。 大部 分脫硫石膏都是采用拋棄法處理，這不僅污染了環(huán) 境，還占用了大量的土地，不能使其變廢為寶。 近幾 年，隨著脫硫技術(shù)的成熟和政府等職能部門對(duì)環(huán)保 要求的提高，脫硫石膏已漸漸走入相關(guān)石膏企業(yè)的 視野，目前國內(nèi)已有相關(guān)針對(duì)利用脫硫石膏生產(chǎn)石 膏制品的生產(chǎn)線，脫硫石膏的利用蘊(yùn)藏著巨大的商 機(jī)。 由于天然石膏是幾百萬年長期形成的，而脫硫 石膏卻是在很短的時(shí)間內(nèi)通過化學(xué)反應(yīng)形成，所以 脫硫石膏在雜質(zhì)含量、含水率、粒徑級(jí)配等方面與 天然石膏還是有所差別。 此外，對(duì)于電廠來說，銷售 或深加工脫硫石膏相對(duì)于主業(yè)“發(fā)電”，利潤實(shí)在太 低。 因此電廠對(duì)于處理脫硫石膏并無興趣，一般只 想簡單處理了事，加大了脫硫石膏的應(yīng)用難度。 我國主要在兩個(gè)方面加快了對(duì)脫硫石膏應(yīng)用 的技術(shù)研究:①繼續(xù)開拓以脫硫石膏為原料的應(yīng)用 領(lǐng)域，在水泥行業(yè)、建筑石膏等方面的市場利用價(jià) 值；②研制針對(duì)脫硫石膏煅燒成建筑石膏粉的設(shè) 備和工藝上，現(xiàn)有的設(shè)備不能完全滿足脫硫石膏加 工工藝的要求。 我國燃煤電廠排放的脫硫石膏主要 用做水泥緩凝劑，同時(shí)在建筑石膏、粉刷石膏、膠凝 材料方面也得到應(yīng)用，但都未得到規(guī)模化生產(chǎn)。石膏中的主要成分為硫酸鈣，由于硫酸鈣微溶 于水，因此，當(dāng)石膏遇水后，石膏內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的硫酸 鈣緩慢溶于水中破壞了石膏內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 石膏建材的 耐水性能通常較差，主要表現(xiàn)為經(jīng)過水泡的石膏材 料強(qiáng)度明顯下降。 改善石膏耐水性能的手段有多 種，如通過添加憎水物質(zhì)，減少水對(duì)石膏材料的接 觸，通過化學(xué)手段提高石膏材料的密實(shí)性，阻礙水 進(jìn)入石膏內(nèi)部等。 在石膏中添加礦粉，利用氫氧化鈉激發(fā)礦粉的 活性促使礦粉迅速水化形成水化硅酸鈣不但可以 提高石膏的密實(shí)性能提高其耐水性還能對(duì)石膏的 結(jié)構(gòu)起到支撐作用改善其力學(xué)性能。

1 原材料與試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)備及原料

所用主要設(shè)備有，水泥膠砂抗折抗壓試驗(yàn)機(jī)（無 錫建儀儀器機(jī)械有限公司 TYE-200B）、電子天平（上 海浦春計(jì)量儀器有限公司 JE2002）、 電熱鼓風(fēng)干燥 箱 （上海迅博醫(yī)療生物儀器股份有限公司 GZX9030MBE）。 所用原材料為，煅燒后的脫硫石膏粉（孟姚電 廠）:脫硫石膏經(jīng) 180 ℃煅燒后其主要成分為 β 型半 水石膏，初凝時(shí)間 17 min，終凝時(shí)間 24 min。 礦粉 （山西晉城 S95）、水玻璃、氫氧化鈉（天津光復(fù) 分析 純）。

1.2 試驗(yàn)方法

試件的配比:向石膏中加入不同量的礦粉、水、 水玻璃、氫氧化鈉。 使水的質(zhì)量占礦粉和石膏總質(zhì) 量的 50%，水玻璃和氫氧化鈉用量均為礦粉質(zhì)量的 2%。 在此基礎(chǔ)上調(diào)整礦粉同石膏的質(zhì)量比分別為 0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30。 此外，制備空白組 試件，空白組石膏和水的比例為 1∶0.5。 具體配比如表1。 試件的制備與養(yǎng)護(hù):按照 GB/T 17671—1999 標(biāo) 準(zhǔn)進(jìn)行攪拌與成型，在相對(duì)濕度為 50%~60%，溫度為 18 ℃~22 ℃的條件下靜置 24 h 后脫模并覆膜養(yǎng) 護(hù)，覆膜養(yǎng)護(hù)溫度為 38 ℃~42 ℃，在該條件下養(yǎng)護(hù) 至 28 d 后放入鼓風(fēng)干燥箱中，在 38 ℃~42 ℃的條件 烘至恒重，然后按照標(biāo)準(zhǔn) GB/T 17671—1999 測(cè)試的 方法測(cè)試其抗折、抗壓強(qiáng)度。 此外，對(duì)所制備的試件 進(jìn)行泡水處理，泡水時(shí)間 24 h，用于測(cè)試其耐水性能。


2 結(jié)果與討論

從圖 1 中可看出隨著礦粉摻量的不斷增加，石 膏的抗壓強(qiáng)度增幅明顯，當(dāng)?shù)V粉用量占膠凝材料總 用量的 30%時(shí)，改性石膏的抗壓強(qiáng)度達(dá) 30.2 MPa，較 未添加礦粉的空白組試件強(qiáng)度高約一倍。 是由于礦 粉在水玻璃和氫氧化鈉的激發(fā)下，礦粉不斷水化形 成水化硅酸鈣，提高了石膏材料的密實(shí)性，提供支 撐作用，從而提高了改性石膏的抗壓強(qiáng)度。從圖 2 中可看出隨著礦粉摻量的不斷增加，石 膏的抗折強(qiáng)度增幅明顯，當(dāng)?shù)V粉用量占膠凝材料總 用量的 30%時(shí)，改性石膏的抗折強(qiáng)度達(dá) 7.71 MPa，較 未添加礦粉的空白組試件強(qiáng)度高約 50%。 這是由于 礦粉在水玻璃和氫氧化鈉的激發(fā)下，礦粉不斷水化 形成水化硅酸鈣，提高了石膏材料的密實(shí)性，提供 支撐作用，從而提高了改性石膏的抗折強(qiáng)度。


3 總結(jié)與結(jié)論

從上述試驗(yàn)中不難發(fā)現(xiàn)，礦粉加入脫硫建筑石 膏中大幅提高了其抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度也有一定提 高，但抗壓強(qiáng)度增幅遠(yuǎn)高于抗折強(qiáng)度。 這意味著隨 著礦粉的大量添加，改性石膏材料的壓折比增加，材料顯脆性。 同時(shí)，礦粉的加入也大幅提高了石膏材料的耐水性能，脫硫石膏的耐水系數(shù)從 0.31 增長至 0.66。