脱硫石膏粒径分布及其水分对水泥粉磨过程和性能的影响
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服务理念：一厂一设计。
“一厂一设计”是针对每一个客户的熟料混合材、粉磨工艺、生产需求进行“量身定制水泥助磨剂配方”，去除“批量”。 针对脱硫石膏的粒径和水的存在特征对水泥粉磨过程和性能的影响进行了试验研究 。试验结果表明，脱硫石膏和天然石膏中的结晶水存在方式、自由水含量和粒度分布均有较大差异，其中高的自由水含量对粉磨过程不利；用脱硫石膏部分替代天然石膏生产水泥，对凝结时间的影响不是很明显；不同种类的脱硫石膏对水泥强度性能的影响也是不同的。
针对脱硫石膏特性及其对水泥粉磨过程和性能的影响方面，有文献提到，脱硫石膏单掺或与天然石膏按比例双掺作为水泥的缓凝剂 ， 凝结时间和 3d、28d 强度都略有延长和增加；由于脱硫石膏已是细粉状物料，在粉磨时间相同时，加脱硫石膏的水泥比表面积明显偏大，且脱硫石膏的易磨性比天然石膏要好。但这些文献对脱硫石膏的粒径分布和水的存在特征是如何影响水泥性能和粉磨过程，以及不同种类脱硫石膏对水泥性能的影响的研究涉及不多。为此，本试验采用不同含水量的石膏配制水泥进行小磨粉磨试验，通过脱硫石膏和所配水泥的粒径分布以及脱硫石膏中水的存在特征，探索其对水泥粉磨过程的影响；并采用两种不同种类的脱硫石膏与天然石膏搭配配成水泥，研究其对水泥性能的影响。
1 原材料和试验方法
1.1 原材料
2 种脱硫石膏化学成分见表 1， 其他材料包括天然石膏、石灰石、粉煤灰和水泥熟料。文中未注明种类的脱硫石膏均指 B 厂脱硫石膏。
1.2 试验方法
1）粒径分布试验采用 KCT-1 沉降分析天平对石膏和水泥样品进行粒径分布试验；
2）石膏中水的脱除 ：称样（2.000 0±0.000 5）g，加热温度范围 30～250℃，温度间隔 10℃分段测定，恒温时间 2h。
3）差热分析试验：对 A、B 厂脱硫石膏进行了分析测定，温度范围从室温到 800℃，升温速率为 10℃/min。
4）粉磨试验：采用试验小磨进行，熟料及混合材总量 5kg，与石膏共同入磨,粉 磨 时 间 30min，脱 硫 石膏对粉磨过程影响的样品配比见表 2。
5）水泥性能测试： 按照 GB/T 1346—2001 和 GB/T17671—1999 进行，水泥配比见表 3。
2 结果与分析
2.1 脱硫石膏粒径分布特征
脱硫石膏与经粉磨后的天然石膏的粒径分布特征测试结果见表 4。
从表 4 可以看出，脱硫石膏的颗粒分布基本呈正态分布，B 厂脱硫石膏在 20～60μm 粒径的颗粒含量超过 77％，20～80μm 粒径颗粒含量占 95％以上，粒径分布范围比较窄，A 厂脱硫石膏的粒径分布特征也基本相似； 而细磨天然石膏粒径分布相对较宽，＜20μm的 占 29.4% ，20 ～40μm 的 占 31.9% ， ＞40μm 的 约占 40%。 这与两种石膏的颗粒形成方式不同有关，天然石膏是经粉磨而成，故粒径分布有大有小； 而脱硫石膏是在脱硫装置中 SO3与石灰或石灰石经反应自然形成，由于反应时间、反应物浓度等因素相差不大，故形成的反应产物晶粒尺寸也就相差不大，因而脱硫石膏的粒径分布较窄。
2.2 脱硫石膏中水的存在形式和含水量
各脱硫石膏和天然石膏加热脱水试验结果见图1～图3。由图1～图3可见，脱硫石膏的脱水特征与天然石膏有较大的差异， 首先是 A 厂脱硫石膏的含水量高达 28.47%，B 厂脱硫石膏的含水量为 27.00％，而天然石膏为 20.27％， 多出的部分主要分布在 40～90℃，可见这部分的水是自由水，在 40℃时只要脱水条件适当，就可将这部分水的大部分脱去；其次是结晶水的脱除温度不同，脱硫石膏结晶水的脱除温度相对较高，大约高出 10℃，脱硫石膏脱除 3/2 个结晶水的脱水温度约为110℃，而天然石膏的为100℃左右。两者结晶水的含量稍有不同，脱硫石膏的为 21.00%，而天然石膏的为 19.84%， 含量不同的原因与两种石膏的纯度有关，前者所含的杂质较少。
图 4 是两种石膏的差热分析测试结果。 由图 4 看出，脱硫石膏在 50℃左右有一个吸热峰，这与自由水脱除有关； 比较第一和第二个结晶水脱除的吸热峰位置，也可得到与上述分析相同的结论。 另外，脱硫无水石膏的相变温度要远高于天然石膏的相变温度， 前者 520℃左右， 而后者在 360℃左右，这也显示了两种石膏存在的差异。
2.3 石膏中的水分对粉磨过程的影响
粉磨试验所观察到的现象和水泥细度见表 5 和表 6。
由表 5 和表 6 试验结果可以看到，含水量较低的脱硫石膏所得到的水泥细度最细，含水率较高的天然石膏配制的水泥细度最粗； 相同含水量的脱硫石膏与天然石膏相比较， 脱硫石膏配制的水泥细度更细些。 由此可知，影响粉磨过程的主要因素是石膏中的含水量，对于含脱硫石膏样品 TL20，由于烘干脱水脱除的是自由水部分，可见脱硫石膏中的自由水是影响水泥粉磨过程的主要因素，天然石膏中的外加自由水起到了同样的不利作用； 含水量高则对粉磨过程不利，当石膏中含水量均为 30％时，不论是天然石膏还是脱硫石膏，均在钢球表面黏附有较多的物料； 另外含水量较高的条件下，脱硫石膏对粉磨过程的不利影响要小于天然石膏； 当含水量较低时，脱硫石膏并不会引起黏球现象的产生。
2.4 不同脱硫石膏对水泥性能的影响
脱硫石膏对水泥性能影响的试验结果见表 7。从表 7 中可以看出， 掺 A 厂脱硫石膏的水泥初凝时间稍有延长，终凝时间变化不明显，当混合材只有石灰石的时候，3d 抗压强度变化不明显，28d 抗压强度明显下降。掺 B 厂脱硫石膏的水泥初凝时间有升有降，终凝时间有延长趋势，3d、28d 抗压强度变化不明显。可见，用脱硫石膏部分替代天然石膏生产水泥，对凝结时间的影响不是很明显；不同种类的脱硫石膏对水泥强度性能的影响也是不同的。
3 结束语
脱硫石膏和天然石膏中的结晶水存在方式、自由水含量和粒度分布均有较大差异，脱硫石膏结晶水的脱除温度比天然石膏高， 脱硫石膏在 40℃左右可脱 除大部分自由水， 脱硫石膏的颗粒主要分布在 20～60μm 范围，天然石膏的颗粒主要分布在 0～40μm； 脱硫石膏中的自由水是影响水泥粉磨过程的重要因素，高的自由水含量对粉磨过程不利； 用脱硫石膏部分替代天然石膏生产水泥， 对凝结时间的影响不是很明显； 不同种类的脱硫石膏对水泥强度性能的影响也是不同的。
广西大学 华润水泥（贵港）公司 黄 峰，曹德光，蒋超鹏，黄绍洪，孟 远返回搜狐，查看更多
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