關鍵詞:氟石膏;雜質;水泥性能
中圖分類號:TQ172.44 文獻標識碼:B 文章編號:1002-9877(2020)01-0024-03 DOI:10.13739/j.cnki.cn12-1899/tq.2020.01.005
0 引言
氟石膏是化工企業在生產氟化物后所剩下的固體殘渣,反應的原理為烘干過的螢石粉與高濃度(98%以上)硫酸反應,提取螢石中的氟,生成的氟化氫(劇毒)通過高負壓吸取,吸取的氟化氫再與氫氧化鋁反應(通過流化床)得到成品氟化鋁。螢石粉與硫酸反應剩余的殘渣即為副產品氟石膏。氟石膏長期堆積不僅占用大量土地資源,而且嚴重影響到整個環境及地下水源。水泥企業生產水泥時所使用的緩凝劑為天然石膏或是發電廠出來的脫硫石膏,由于目前國家對整個生態環境保護越來越重視,火力發電廠逐步退出,加上節能限產等原因,這兩種石膏的資源越來越緊張,使得氟石膏也開始被水泥企業用于替代天然石膏或一部分脫硫石膏。但由于氟石膏含有磷、pH值低(酸性),有的甚至混有污泥等雜質,使用后嚴重延遲了水泥凝結,影響了水泥的性能,故在使用時也受到了一定的限制。本文主要分析不同磷含量、pH值、雜質多少的氟石膏以及與脫硫石膏的混摻對水泥性能的影響,并就氟石膏使用提出一些建議。
1 氟石膏作緩凝劑對水泥性能的影響氟石膏為無水硫酸鈣,其化學成分見表1
從表2可以看出,摻不同pH值氟石膏的小磨樣均比摻脫硫石膏的小磨樣所發揮的強度要高,在實際生產中也有同樣表現;摻氟石膏的水泥凝結時間比摻脫硫石膏的有所縮短;但是與外加劑(同一品種)的相容性變化比較大,尤其表現在半小時后的凈漿流動度損失,pH值越低(酸性越大),損失越大。另外,氟石膏必須進行陳化,因為新鮮的料酸性大,pH值低,經過一段時間的陳化,可以把這些酸性氣體散發掉,提高pH值,可改善水泥性能。
氟石膏中的磷主要由螢石帶入,由于螢石的礦點不同,或者說同一礦點因斷面不同,都會導致螢石中的磷含量發生變化,直接導致氟石膏中的磷含量發生變化。磷含量的高低對水泥的凝結時間影響較大,試驗結果見表3。
1.2 不同磷含量的氟石膏使用對比
從表3可見,氟石膏對水泥強度沒有不利影響,需水量與摻脫硫石膏對比也幾乎無變化。水泥的凝結時間變化較大:磷含量在60 ppm以下時,水泥初凝時間反而比摻脫硫石膏短,終凝時間無變化;當磷含量為63 ppm時,初凝、終凝時間都比摻脫硫石膏有所延長,但還能接受。但當磷含量達時,凝結時間延長比較長,初凝延長90 min,終凝延長115 min,磷含量在433.5 ppm時,凝結時間延長與時相差不大,說明氟石膏中的磷含量對凝結時間影響有個極限值。
這些污泥產生的根源是氫氟酸廠家生產時石灰與氟化鈣反應后所留下的沉淀物,這些污泥沒有去處,廠家又不能隨便外排,所以個別廠家會偷偷地摻入到氟石膏中。這類污泥的試驗結果見表4。