摘要：本文較深入地研究了脫硫建築石膏膠凝材料的物理化學性能特點，并與天然建築石膏性能進行了比較。作為建築石膏制品的膠凝材料，制備各種石膏基幹混砂漿産品優異性能......

前言

因為火力發電廠用燃煤中含可燃硫1.5%~2%,煤燃燒後煙氣中含有大量的SO2和SO3，如果不經回收便直接排放到大氣中，将會對生态環境産生嚴重的污染，降雨被酸化，酸雨危害人們健康、腐蝕金屬和建築材料、酸化土壤和水體，所以要求燃煤電廠排出的煙氣必須經過脫硫處理。目前，在衆多的煙氣脫硫工藝中，濕式石灰（石）-石膏法是世界上最成熟、應用最廣泛的脫硫工藝，這種工藝産生的副産物為脫硫石膏。在我國，濕式石灰石石膏法是主要的脫硫方法，約占已安裝脫硫機組容量的70%。該方法是以石灰石為脫硫劑，通過向吸收塔内噴入吸收劑漿液，與煙氣充分接觸混合，并對煙氣進行洗滌，使得煙氣中的SO2與漿液中的CaCO3以及鼓入的強氧化空氣反應，形成脫硫石膏。脫硫石膏的主要成分是含有兩個結晶水的硫酸鈣（CaSO4•2H2O），脫硫石膏再通過幹燥、煅燒、粉碎等工藝處理，進而制得的半水石膏，作為石膏基建築材料的膠凝材料，大多數是半水石膏（CaSO4•1/2H2O）,因此半水石膏常被稱作建築石膏。

目前國内對脫硫建築石膏的應用範圍有限，利用量小。因而探索脫硫石膏在建築幹粉砂漿領域的應用，滿足建材市場的需求，是今後脫硫石膏的發展方向。為了保護我國的天然資源和減少環境污染，我國《建材工業“十五”規劃》已明确指出，要積極利用磷石膏、氟石膏、煙氣脫硫石膏等工業廢渣，節能利廢，大力發展“綠色建材”。因此，研究煙氣脫硫建築石膏的物理化學性能及在建築石膏幹混砂漿中的應用具有重要的意義。

2、實驗部分

2.1材料與儀器

材料：試驗采用2種天然建築石膏和2種脫硫建築石膏進行對比研究。

儀器：新标準法維卡儀、BC156-300比長儀、JW-004全自動氮吸附比表面儀、101FA-2型電熱鼓風幹燥箱、DH-101激光粒度分析儀、FA2004A電子天平、DY-208型全自動水泥強度試驗機、幹燥器、玻璃稱量瓶、坩埚鉛、2～5ml滴管等。藥品：酒精：90～95%濃度；硫酸鉀溶液：5%濃度。

3.性能研究與讨論

3.1 石膏化學成份分析

研究所用原材料為脫硫建築石膏和作對比樣的天然建築石膏。表1為脫硫建築石膏和天然建築石膏的化學成分。

由表1可見，脫硫建築石膏與天然建築石膏在化學組成上基本相同。

3.2 放射性和重金屬含量檢測

表2為天然建築石膏和脫硫建築石膏放射性檢測結果。

由表2可知，脫硫建築石膏内外照射指數相當小，遠低于GB 6566-2001《建築材料放射性核素限量》中規定的限量标準，符合建材無放射性污染要求。

由表3可見，脫硫建築石膏中重金屬含量遠遠低于國家标準，符合建材無放射性污染要求。

3.3 粒度分布比較

利用乙二醇為分散介質、氯化鈣為分散劑，通過激光粒度測試儀對天然建築石膏和脫硫建築石膏進行粒度分布的測試。圖1為天然建築石膏，圖2為脫硫建築石膏。

由圖1可以看出，天然建築石膏的粒度分布比較廣，從2μm—160μm都有分布。由圖2可以看出，脫硫建築石膏的粒度分布非常窄，主要集中在45μm—75μm之間。

3.4 吸附水、結晶水及半水石膏含量

按照GB/T 5484-2000和燒石膏相分析方法對兩種石膏的吸附水、結晶水及半水石膏（HH）含量進行測定，結果見表4。

由表4可見，兩種建築石膏的吸附水含量相近，均比較低；半水石膏含量（HH）脫硫建築石膏比天然建築石膏高，這可能是脫硫建築石膏強度高的原因之一。

3.5 堆積密度和比表面積

建築石膏的堆積密度是指散料在自由堆積狀态下單位體積内的質量。該體積既含顆粒内部的孔隙，又含顆粒之間空隙在内的體積，常用kg/m3單位表示。比表面積是指單位質量粉塵的總表面積，用平方米每克表示（m2/g）。石膏粉體的粒徑越小，則比表面積越大，比表面積越大，則顆粒的表面活力越大。比表面積對粉料的濕潤、溶解、凝聚的性質都又直接的影響。天然建築石膏和脫硫石膏的比表面積和堆積密度見表5。

由表5可以看出，脫硫建築石膏的堆積密度比天然建築石膏高，這可能是由于脫硫石膏雜質與石膏之間的易磨性相差較大，天然石膏經過粉磨後的粗顆粒多為雜質，而脫硫石膏其顆粒多的卻為石膏，細顆粒為雜質，其特征與天然石膏正好相反；此外，二者的煅燒制度也不盡相同，煙氣脫硫石膏的脫水溫度在120~160℃左右，脫硫石膏脫水時為脫遊離水，其物料溫升速率較慢，排濕量大；後過程為脫結晶水，其物料溫升速率較快，排濕量小，炒制最佳溫度為160~180℃，經過陳化後的脫硫建築石膏顆粒圓度系數高、比表面積大。

3.6 pH值、标稠及初終凝時間比較

脫硫和天然建築石膏的pH值、标稠及凝結時間的測定結果見6。

由表6可見，天然石膏與脫硫石膏的pH接近，略顯酸性。标準稠度用水量天然建築石膏與脫硫建築石膏相近，而初終凝時間脫硫建築石膏都比較短。

3.7 脫硫和天然建築石膏強度比較

按 GB/T 17669.3－1999對兩種建築石膏強度進行測定，測試結果見表7。

由表7可以看出，在标稠情況下，脫硫建築石膏的2h強度及絕幹強度都高于天然建築石膏。

3.8 兩種石膏粉及其水化物晶體形貌（SEM）比較

3.8.1 天然建築石膏粉與脫硫石膏粉的SEM比較

由圖A和圖B電鏡照片可以看出，天然半水石膏粉體多由疏松、細小、不規則的片狀或粒狀晶體組成，且晶體大小不一。脫硫建築石膏顆粒外觀規整，外形為短柱狀，且晶體大小比較均勻。

3.8.2 天然建築石膏與脫硫建築石膏水化物晶體形貌（SEM）比較

由圖C和圖D可見，天然建築石膏與脫硫建築石膏水化物晶體形貌多為針狀或纖維狀，晶體之間縱橫交錯地交織在一起。其中脫硫半水石膏的晶體較天然半水石膏結晶結構緊密，天然石膏結晶網絡較為疏松，孔隙較多。所以，一般脫硫石膏的強度高于天然石膏。

4．結論：

根據本課題的研究可以得出：

1）脫硫建築石膏脫硫建築石膏化學成分與天然建築石膏相差不大，但顆粒特征有明顯差異，物理化學性能近似。分析表明，化學成分是影響石膏性能的重要因素，顆粒特征是影響性能的主要因素。

2）脫硫建築石膏可以作為建築石膏制品的膠凝材料，可在粉刷石膏、石膏砌塊等石膏制品中得到廣泛的應用。

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