本文較深入地研究了脫硫建筑石膏膠凝材料的物理化學(xué)性能特點(diǎn)，并與天然建筑石膏性能進(jìn)行了比較。作為建筑石膏制品的膠凝材料，制備各種石膏基干混砂漿產(chǎn)品優(yōu)異性能......
前言
因?yàn)榛鹆Πl(fā)電廠用燃煤中含可燃硫1.5%~2%,煤燃燒后煙氣中含有大量的SO2和SO3，如果不經(jīng)回收便直接排放到大氣中，將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，降雨被酸化，酸雨危害人們健康、腐蝕金屬和建筑材料、酸化土壤和水體，所以要求燃煤電廠排出的煙氣必須經(jīng)過脫硫處理。目前，在眾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(yīng)用最廣泛的脫硫工藝，這種工藝產(chǎn)生的副產(chǎn)物為脫硫石膏。在我國(guó)，濕式石灰石石膏法是主要的脫硫方法，約占已安裝脫硫機(jī)組容量的70%。該方法是以石灰石為脫硫劑，通過向吸收塔內(nèi)噴入吸收劑漿液，與煙氣充分接觸混合，并對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌，使得煙氣中的SO2與漿液中的CaCO3以及鼓入的強(qiáng)氧化空氣反應(yīng)，形成脫硫石膏。脫硫石膏的主要成分是含有兩個(gè)結(jié)晶水的硫酸鈣(CaSO4•2H2O)，脫硫石膏再通過干燥、煅燒、粉碎等工藝處理，進(jìn)而制得的半水石膏，作為石膏基建筑材料的膠凝材料，大多數(shù)是半水石膏(CaSO4•1/2H2O),因此半水石膏常被稱作建筑石膏。
目前國(guó)內(nèi)對(duì)脫硫建筑石膏的應(yīng)用范圍有限，利用量小。 因而探索脫硫石膏在建筑干粉砂漿領(lǐng)域的應(yīng)用，滿足建材市場(chǎng)的需求，是今后脫硫石膏的發(fā)展方向。 為了保護(hù)我國(guó)的天然資源和減少環(huán)境污染，我國(guó)《建材工業(yè)“十五”規(guī)劃》已明確指出，要積極利用磷石膏、氟石膏、煙氣脫硫石膏等工業(yè)廢渣，節(jié)能利廢，大力發(fā)展“綠色建材”。 因此，研究煙氣脫硫建筑石膏的物理化學(xué)性能及在建筑石膏干混砂漿中的應(yīng)用具有重要的意義。
2、
實(shí)驗(yàn)部分
2.1
材料與儀器
材料：試驗(yàn)采用2種天然建筑石膏和2種脫硫建筑石膏進(jìn)行對(duì)比研究。
儀器：新標(biāo)準(zhǔn)法維卡儀、BC156-300比長(zhǎng)儀、JW-004全自動(dòng)氮吸附比表面儀、101FA-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱、DH-101激光粒度分析儀、FA2004A電子天平、DY-208型全自動(dòng)水泥強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、干燥器、玻璃稱量瓶、坩堝鉛、2～5ml滴管等。藥品：酒精：90～95%濃度;硫酸鉀溶液：5%濃度。
3.性能研究與討論
3.1 石膏化學(xué)成份分析
研究所用原材料為脫硫建筑石膏和作對(duì)比樣的天然建筑石膏。表1為脫硫建筑石膏和天然建筑石膏的化學(xué)成分。
由表1可見，脫硫建筑石膏與天然建筑石膏在化學(xué)組成上基本相同。
3.2 放射性和重金屬含量檢測(cè)
表2為天然建筑石膏和脫硫建筑石膏放射性檢測(cè)結(jié)果。
由表2可知，脫硫建筑石膏內(nèi)外照射指數(shù)相當(dāng)小，遠(yuǎn)低于GB 6566-2001《建筑材料放射性核素限量》中規(guī)定的限量標(biāo)準(zhǔn)，符合建材無放射性污染要求。
由表3可見，脫硫建筑石膏中重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，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(zhì)、氯化鈣為分散劑，通過激光粒度測(cè)試儀對(duì)天然建筑石膏和脫硫建筑石膏進(jìn)行粒度分布的測(cè)試。圖1為天然建筑石膏，圖2為脫硫建筑石膏。
由圖1可以看出，天然建筑石膏的粒度分布比較廣，從2μm—160μm都有分布。由圖2可以看出，脫硫建筑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(jié)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(duì)兩種石膏的吸附水、結(jié)晶水及半水石膏(HH)含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表4。
由表4可見，兩種建筑石膏的吸附水含量相近，均比較低;半水石膏含量(HH)脫硫建筑石膏比天然建筑石膏高，這可能是脫硫建筑石膏強(qiáng)度高的原因之一。
3.5 堆積密度和比表面積
建筑石膏的堆積密度是指散料在自由堆積狀態(tài)下單位體積內(nèi)的質(zhì)量。該體積既含顆粒內(nèi)部的孔隙，又含顆粒之間空隙在內(nèi)的體積，常用kg/m3單位表示。比表面積是指單位質(zhì)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(duì)粉料的濕潤(rùn)、溶解、凝聚的性質(zhì)都又直接的影響。天然建筑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，脫硫建筑石膏的堆積密度比天然建筑石膏高，這可能是由于脫硫石膏雜質(zhì)與石膏之間的易磨性相差較大，天然石膏經(jīng)過粉磨后的粗顆粒多為雜質(zhì)，而脫硫石膏其顆粒多的卻為石膏，細(xì)顆粒為雜質(zhì)，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(shí)為脫游離水，其物料溫升速率較慢，排濕量大;后過程為脫結(jié)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(jīng)過陳化后的脫硫建筑石膏顆粒圓度系數(shù)高、比表面積大。
3.6 pH值、標(biāo)稠及初終凝時(shí)間比較
脫硫和天然建筑石膏的pH值、標(biāo)稠及凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定結(jié)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。標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量天然建筑石膏與脫硫建筑石膏相近，而初終凝時(shí)間脫硫建筑石膏都比較短。
3.7 脫硫和天然建筑石膏強(qiáng)度比較
按 GB/T 17669.3-1999對(duì)兩種建筑石膏強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試結(jié)果見表7。
由表7可以看出，在標(biāo)稠情況下，脫硫建筑石膏的2h強(qiáng)度及絕干強(qiáng)度都高于天然建筑石膏。
3.8 兩種石膏粉及其水化物晶體形貌（SEM）比較
3.8.1 天然建筑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(xì)小、不規(guī)則的片狀或粒狀晶體組成，且晶體大小不一。脫硫建筑石膏顆粒外觀規(guī)整，外形為短柱狀，且晶體大小比較均勻。
3.8.2 天然建筑石膏與脫硫建筑石膏水化物晶體形貌（SEM）比較
由圖C和圖D可見，天然建筑石膏與脫硫建筑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(cuò)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(jié)晶結(jié)構(gòu)緊密，天然石膏結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)較為疏松，孔隙較多。所以，一般脫硫石膏的強(qiáng)度高于天然石膏。
4．結(jié)論：
根據(jù)本課題的研究可以得出：
1)脫硫建筑石膏脫硫建筑石膏化學(xué)成分與天然建筑石膏相差不大，但顆粒特征有明顯差異，物理化學(xué)性能近似。分析表明，化學(xué)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)脫硫建筑石膏可以作為建筑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(yīng)用。
