NaOH对氟石膏水化活性的影响

王楠楠，石 万，欧阳锋，黄佼龙，王雅婷

武汉大学资源与环境科学学院环境工程系，湖北武汉 430079

NaOH对氟石膏水化活性的影响

王楠楠，石 万，欧阳锋，黄佼龙，王雅婷

武汉大学资源与环境科学学院环境工程系，湖北武汉 430079

本文用1.5%的生石灰对氟石膏改性后，掺加1%的NaOH，缩短了氟石膏的凝结时间，提高氟石膏胶砂强度，激发效果较好。

氟石膏；激发剂；NaOH；强度

0 引言

氟石膏是工业石膏废渣中腐蚀性最强、对环境影响最为严重、利用难度最大的化学废渣之一，初排出的氟石膏主要成分是无水硫酸钙，难溶于水，水化速度极慢，不能直接作胶凝材料使用[1，2]。利用工业废渣氟石膏开发新产品符合国家可持续发展战略，已成为企业非常重要的课题[3]。为了将氟石膏研制成可用于制造石膏制品的胶凝材料，需要掺入激发剂改善其凝结时间长、强度低的缺点。在这个过程中应主要注意下面几个方面的问题：首先，要中和它里面的酸性成分；其次，氟石膏进行活性激发及改性后凝结时间和强度等变化。本文通过掺加适量的NaOH做激发剂，缩短氟石膏的凝结时间，增强其强度，初步探讨了不同掺量NaOH对氟石膏凝结时间和胶砂强度的影响，初步探索了其改变氟石膏水化硬化机理。

1 实验

1.1 原材料

平泉长城化工有限公司产，氟石膏过40目筛后得到较均匀的松散粉状物料，呈浅灰白色。用XRD分析测得其中无水石膏占95%以上。

1.2 实验方法

标准稠度、凝结时间测定按GB l346-2001进行， 胶砂强度按GB/T 17671-1999执行。

对过筛后氟石膏均进行了预处理，以2:1水膏比浸出1h后测上清液PH，当内掺1.5%生石灰后氟石膏浸出液由酸性转变为碱性，标准稠度用水量21.7%。以下实验所用氟石膏都经过预处理。

2 结果与分析

2.1 改性氟石膏的水化凝结时间

图1 NaOH掺量对氟石膏凝结时间的影响

从图1可以看出，随NaOH激发剂掺量增加，氟石膏凝结时间持续下降；当掺量小于1.0%时，氟石膏的凝结时间急剧下降，空白氟石膏的初凝时间比较长，我们没有测出准确的初凝与终凝时间，空白氟石膏的初凝时间超过24h，终凝时间超过48h，按照初凝时间1 440min计，终凝时间2 880min计，掺加0.5%、0.7%、1%氢氧化钠后，氟石膏浆体的初凝时间分别下降了87.3%、89.7%和93.8% ，终凝时间分别下降了91.0%、92.2%和95.1%；当NaOH的掺加量超过1.0%后，氟石膏的初凝时间和终凝时间缩短趋势减缓[4]。

2.2 改性氟石膏的胶砂强度

露天堆放的氟石膏没有活性，我们测定了氟石膏废渣掺1.5%的生石灰预处理后的3d，7d抗压与抗折强度，发现其硬化之后没有什么强度。试验中，我们选用了3种不同配比的NaOH对预处理氟石膏进行激发，所得胶砂强度试验结果见图2。

图2 激发剂不同掺量下改性氟石膏胶砂强度

可以看出，氢氧化钠激发剂能够提高氟石膏试件的强度。但氢氧化钠掺量在0.1%，试件仍然不能形成强度。NaOH掺量由0.1%、0.5%增至1%，氟石膏试件的3d抗压强度逐渐增大，试件的七天抗压强度则先减小而后又增大，1%掺量的激发效果最好，预处理氟石膏的三天抗压强度由0增至6.63MPa。从热力学的角度来分析：氟石膏的水化反应是一个自发过程，但反应的自由焓值很小，故反应速度很慢。NaOH加入后与CaSO4·nH2O反应生成钠盐Na2SO4，钠盐能够影响氟石膏的硬化体强度，主要是因为其在氟石膏颗粒的表面生成不稳定的复盐，然后又分解为含水盐类和二水石膏，正是这种分解反应生成的二水石膏不断结晶，才使浆体形成紧密交织的晶体结构，引起凝结硬化，产生强度[4]。此外，掺加NaOH激发剂的试件7d强度大于3d强度，说明随着碱性激发剂NaOH与残余酸的反应，复盐作用越来越明显，胶凝材料的强度也逐渐增长，在水化硬化反应进行过程中，试件形成机械强度并且逐渐增大。

3 结论

氟石膏的活性很低，水化十分缓慢，但是掺加NaOH后，NaOH与氟石膏作用生成钠盐，钠盐在氟石膏颗粒的表面生成二水石膏，二水石膏不断结晶，改变了氟石膏的凝结时间与强度。3个掺量中，掺量为1%的NaOH作用效果最明显。因此在氟石膏中掺1%的NaOH，可以极大的提高氟石膏的活性，缩短凝结时间，显著提高以氟石膏为原料的胶结材的抗压强度，为氟石膏开发建材的生产实践奠定基础。

[1]赵帅，田颖，李国忠.掺加激发剂对氟石膏砌块强度的影 响研究[J].建筑砌块与砌块建筑，2008(2)：49-50.

[2]袁润章.胶凝材料学[M].武汉：武汉工业大学出版社， 1996，10.

[3]白木，子荫.石膏建材:开辟石膏综合利用新途径[J].江西 能源，2 0 0 3(3)：9-1 1.

[4]赵帅，田颖，李国忠.掺加农作物秸秆纤维和苯丙乳液对 氟石膏力学性能的影响[J].有机氟工业，2 0 0 8(2)：1 6-1 8.

TQ177

A

1674-6708（2010）28-0077-02

国家863计划资助项目（2009AA064004）；武汉大学大学生科研基金资助项目（S2009146）

王楠楠，主要从事固体废物资源化方面的研究

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