脱硫石膏生产通用硅酸水泥工艺研究

和南方， 孙俊杰， 周冠东

1 河南煤化集团焦煤公司（454150） 2 焦作千业水泥有限责任公司（454150）

1 项目立项的背景及目的意义

随着新型干法水泥技术的快速发展,水泥产能急速增大;生产水泥的原燃料价格上涨，天然石膏价格上涨至约130元/吨，水泥生产成本上升。同时，火电厂烟气湿法脱硫工艺技术已广泛应用，产生大量的工业废渣——脱硫石膏，价格低廉，约 70元/吨。

天然石膏主要成分是CaSO4·2H2O,在水泥生产中的作用是调节水泥凝结时间和改善水泥性能。脱硫石膏是火电厂烟气湿法脱硫产生的工业废渣,主要成分是CaSO4·2H2O和微量的亚硫酸盐。通过试验研究，用脱硫石膏代替天然石膏生产通用硅酸盐水泥，节约了资源，降低了生产成本，实现了节能减排和综合利用的目的。

2 项目详细技术内容

天然石膏（CaSO4·2H2O）对水泥熟料的缓凝作用是由于水泥水化时，石膏很快与C3A及Ca（OH）2发生反应生成难溶于水的水化硫铝酸钙即钙矾石C3A·3CaSO4·Ca（OH），在C3A粒子表面形成包裹层，阻止了C3A进一步水化，使溶液中铝酸盐的溶解度降低,以致铝酸钙的水化产物不能分离出来。这样，对凝结时间起决定作用的将不是C3A，而是反应较慢的C3S胶体溶液。其自身浓度的增大，可延缓了水泥的凝结时间。脱硫石膏主要成分是CaSO4·2H2O和少量的亚硫酸盐，应用其主要成分同天然石膏一样是CaSO4·2H2O的原理，通过实验研究验证其对水泥物理、化学性能及对混凝土性能的影响，特别是脱硫石膏中微量的亚硫酸盐对水泥物理、化学性能及对混凝土性能的影响,研究证明微量的亚硫酸盐轻微地延长了水泥凝结时间，对水泥其它物理、化学性能及对混凝土性能没有不良影响，通过调整熟料配料方案，将熟料n由2.7调整为2.6,P由1.6调整为1.7（调整前后熟料配料方案及检验结果见表1），提高熟料的C3A含量，缩短水泥凝结时间来控制微量亚硫酸盐对水泥凝结时间的轻微延长，可以在保证水泥质量的前提下,应用脱硫石膏生产通用硅酸盐水泥。

实施方案分四个阶段进行。第一阶段是试验阶段（2009年6月8日至8月15日）。首先在实验室进行小磨试验，验证脱硫石膏和微量亚硫酸盐对水泥物理、化学性能及对混凝土性能的影响（试验结果见表2、表3），试验证明微量的亚硫酸盐轻微地延长了水泥凝结时间，对水泥其它物理、化学性能及对混凝土性能没有不良影响，通过调整熟料配料方案，提高熟料的C3A含量,可以达到控制少量的亚硫酸盐延长水泥凝结时间的目的,保证水泥凝结时间正常，产品质量合格；确定了应用脱硫石膏生产通用硅酸盐水泥的可行性。

表1 调整前后熟料配料方案及检验结果

表2 小磨试验配料方案

然后,进行生产大磨试验，重新验证脱硫石膏和微量亚硫酸盐对水泥物理、化学性能及对混凝土性能的影响，试验证明少量的亚硫酸盐轻微的延长了水泥凝结时间,对水泥其它物理、化学性能及对混凝土性能没有不良影响，通过调整熟料配料方案，提高熟料的C3A含量，可以达到控制少量的亚硫酸盐延长水泥凝结时间的目的,实现水泥凝结时间的正常，保证了产品质量的合格，确定应用脱硫石膏生产通用硅酸盐水泥是可行的结论。

表3 小磨实验产品检验结果

表4 大磨实验配料方案

表5 大磨实验产品检验结果

第二阶段是确定工艺改造方案（2009年8月18日至8月28日）。改造水泥配料站配料工艺，制作两个给料斗，增加两台调速皮带秤,四条输送皮带,计量装置并入DCS控制系统，建脱硫石膏堆场厂棚,总投资130.3万元（其中土建29万元，设备34.3万元，钢厂棚67万元）。

第三阶段是实施工艺改造方案（2009年9月1日至12月30日）。其中9月1日至10月5日完成土建工程,10月6日至10月18日完成设备安装，11月20日至12月30日完成堆场厂棚建设。

第四阶段是试生产及验收（2009年11月20日至12月30日）。在完成设备安装后即开始试生产,脱硫石膏水分含量在15%左右的情况下给料稳定、计量准确，满足配料要求，达到了工艺设计要求;水泥产品各项技术要求符合国际GB175-2007的规定，水泥性能优良（配料方案及产品检验结果见表 6、表 7）。以稳定应用。

表6 试生产配料方案

表7 试生产品检验结果

3 项目与同类技术的综合比较及创新点

用脱硫石膏生产通用硅酸盐水泥技术在我公司投入应用以来，运行稳定，脱硫石膏使用正常。主要的技术创新点是通过调整优化熟料配料方案，提高熟料p及C3A含量，解决了脱硫石膏中微量亚硫酸盐对水泥凝结时间的影响，保证了水泥产品质量合格稳定,使脱硫石膏在水泥生产中得以应用;应用高分子聚乙烯板和双辊布料技术及计量装置并入DCS控制系统，解决了因脱硫石膏水分大，现有生产工艺无法使用的问题,使脱硫石膏水分含量在15%左右的情况下给料稳定、计量准确，满足水泥工艺配料要求，使脱硫石膏得

4 应用情况及所取得经济、社会效益和发展前景

千业水泥应用脱硫石膏生产通用硅酸盐水泥三个月来，水泥产品质量符合国标GB175-2007的规定，优质稳定；已累计使用脱硫石膏生产水泥25万吨，每吨水泥可以降低成本4.05元,合计降低成本4.05元×25万吨=101.25万元。同时，节约了资源和保护了环境，取得了很好的经济、社会效益。在国家大力推行节能减排，节约资源和保护环境，大力推进经济结构调整，转变增长方式的战略方针指引下，应用脱硫石膏生产通用硅酸盐水泥有着广阔的发展前景。

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