炼油厂脱硫底渣在水泥生产当中的应用探索

摘 要：本文介绍了脱硫底渣的产生机理和化学性能。通过试验验证替代天然二水石膏以及与柠檬酸渣搭配使用对水泥物理性能的影响。通过使用脱硫底渣来替代天然二水石膏，不但可以减少土地的浪费和环境的污染，还可以减少不可再生矿产资源的消耗。

关键词：脱硫底渣；PH值；柠檬酸渣；适应性；生产应用文章编号：2095-4085（2024）03-0121-03

0 引言

已建成投产的青岛大炼油项目位于黄岛，它是我国批准建设的第一个单系列千万吨级炼油项目，年加工原油超1 000万吨。但是，在生产过程当中，会产生大量的脱硫底渣，每天大约在400吨左右。由于无法合理利用，造成了大量的土地污染和资源浪费。

为了探索废渣在水泥生产中的再利用价值，研究人员对脱硫底渣进行了试验验证，并成功将其应用于通用硅酸盐水泥的生产中，部分替代了传统的二水石膏。结果显示，这一创新应用取得了显著的效果，实现了废渣的变废为宝。

1 脱硫底渣的介绍

炼油厂把原油提炼后剩余的高硫石油渣利用循环流化床进行燃烧，在实现热能转换的过程当中，产生大量的二氧化硫。为避免其直接排放到大气当中，在燃烧过程中加入石灰石作为脱硫剂进行脱硫，从而产生了一种以无水硫酸钙和亚硫酸钙为主要成分的废渣。外观呈淡黄色颗粒状，其化学成分（见表1）。

2 试验方案

（1）采用公司P·C42.5水泥、 P·O42.5水泥、 P·O52.5水泥等正常生产用的原材料和配比，用∮500mm×500mm试验小磨粉磨后进行全套物理试验。物料配比（见表2）。

试验要求：统一粉磨时间，细度要求80um筛余≤2.5%。具体检验结果（见表3）。

试验数据分析：

1）从表3当中的数据可以看出，掺加脱硫底渣对水泥凝结时间有一定的影响，随着脱硫底渣替代比例的不断提高，水泥初凝时间和终凝时间呈现降低的趋势，各品种水泥全部替代天然二水石膏时，初凝时间缩短了22～38min不等，终凝时间缩短了21～41min不等。

2）掺加脱硫底渣对水泥强度有一定影响，随着脱硫底渣替代比例的不断提高，各品种水泥3d和28d龄期的抗折强度和抗压强度均呈现上升趋势。脱硫底渣全部替代二水石膏时，P·C42.5水泥3d抗压强度增长了1.2MPa，28d抗压强度增长了2.3MPa； P·O 42.5水泥3d抗压强度增长了1.3MPa，28d抗压强度增长了1.6MPa；P·O 52.5水泥3d抗压强度增长了1.7MPa，28d抗压强度增长了2.0MPa。

3）随着脱硫底渣比例的提高水泥细度逐渐降低，说明有一定助磨效果。通过上述试验证明脱硫底渣可以完全替代天然二水石膏并且具有一定的助磨效果。根据上述结果最终确定部分脱硫底渣替代天然二水石膏生产复合硅酸盐水泥的方案，并一次性通过水泥磨大磨试验。此外，随着脱硫底渣掺加量的增加，针对水泥凝结时间缩短这一现象，对脱硫底渣的PH值进行检测。通过检测，其PH值在12.0左右，呈碱性。据此可以推断，是因为高硫石油渣燃烧过程加入的石灰石，在高温条件下，一部分与二氧化硫反映生成硫酸钙，另外一部分以石灰状态存在，加到水泥当中之后，导致水泥当中的氢氧化钙浓度增高所致。另外，脱硫底渣中含有一部分半水亚硫酸钙，不具有缓凝作用。

（2）因P·O 42.5水泥与P·O52.5水泥主要面向搅拌站客户使用，因此针对脱硫底渣对水泥适应性的影响进行了对比验证，以确定脱硫底渣能否用于P·O 42.5水泥和P·O 52.5水泥的生产。试验采用测定水泥净浆流动性办法，外加剂选用目前常用的聚羧酸外加剂（见表4）。

从试验结果看，随着脱硫底渣掺加量的提高，在相同外加剂掺加量的情况下，初始净浆流动度逐渐降低，在完全使用脱硫底渣时，P·O 52.5水泥出现不流动的情况。同时，随着脱硫底渣替代比例的提高，水泥净浆1h损失率逐渐增大。试验说明，脱硫底渣对水泥适应性带来不利影响。分析主要原因是脱硫底渣PH值偏高，以及残存的部分石灰状态物所致。

（3）针对上述情况，因生产企业曾有使用柠檬酸渣作为工业副产石膏的经验，所以进一步开展了柠檬酸渣与脱硫底渣搭配试验。柠檬酸渣因残存柠檬酸呈现酸性，存放较短时间的柠檬酸渣PH值一般在5.0以下，与脱硫底渣强碱性可以进行部分中和，从而降低柠檬酸渣酸性及脱硫底渣碱性对水泥性能的影响。试验采用了柠檬酸渣与脱硫底渣4∶1、1∶1、1∶4三种不同复掺比例，分别用P·O 42.5水泥和P·O 52.5水泥进行试验。试验结果（见表5）。

从表5与表3以及表4试验结果对比看，脱硫底渣与柠檬酸渣搭配，较同比例的脱硫底渣与二水石膏搭配，水泥凝结时间略有延长，水泥强度有所提高。随着柠檬酸渣掺加量的增加，水泥净浆初始流动性逐渐改善，1h净浆损失率逐渐降低，说明使用脱硫底渣与柠檬酸渣复掺应用在普通水泥生产中是可行的。因此在P·O 42.5水泥和P·O 52.5水泥实际生产中，采用脱硫底渣与柠檬酸渣搭配使用的方式进行生产，脱硫底渣的使用量以不超过脱硫底渣与柠檬酸渣总用量的50%为宜。同时，在进货时要加大对两种材料PH值的监测，根据PH值的变化，适当调整搭配比例。

3 结语

（1）脱硫底渣具有调节水泥凝结时间的作用，随着掺加量的提高，水泥的凝结时间逐渐缩短。

（2）随着脱硫底渣掺加量的提高，水泥抗折和抗压强度逐渐提高，说明脱硫底渣相对于天然二水石膏具有增强作用。

（3）随着脱硫底渣掺加量的提高，水泥与外加剂适应性变差，通过与柠檬酸渣进行搭配使用，可以优化水泥性能，解决水泥适应性变差的问题。

在通过大磨试验以后投入批量生产，通过一年来的运行，取得了显著的经济效益和社会效益，不仅降低了企业生产成本，而且为当地经济社会的可持续发展，开辟了一条新途径。

参考文献：

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