摘要：本文較深入地研究了脫硫建筑石膏膠凝材料的物理化學性能特點，并與天然建筑石膏性能進行了比較。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......前言因為火力發(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，將會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)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，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，通過向吸收塔內(nèi)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(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。目前國內(nèi)對脫硫建筑石膏的應用范圍有限，利用量小。因而探索脫硫石膏在建筑干粉砂漿領域的應用，滿足建材市場的需求，是今后脫硫石膏的發(fā)展方向。為了保護我國的天然資源和減少環(huán)境污染，我國《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性能及在建筑石膏干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種天然建筑石膏和2種脫硫建筑石膏進行對比研究。儀器：新標準法維卡儀、BC156-300比長儀、JW-004全自動氮吸附比表面儀、101FA-2型電熱鼓風干燥箱、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、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 石膏化學成份分析研究所用原材料為脫硫建筑石膏和作對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成分。由表1可見，脫硫建筑石膏與天然建筑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為天然建筑石膏和脫硫建筑石膏放射性檢測結(jié)果。由表2可知，脫硫建筑石膏內(nèi)外照射指數(shù)相當小，遠低于GB 6566-2001《建筑材料放射性核素限量》中規(guī)定的限量標準，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遠低于國家標準，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(zhì)、氯化鈣為分散劑，通過激光粒度測試儀對天然建筑石膏和脫硫建筑石膏進行粒度分布的測試。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兩種石膏的吸附水、結(jié)晶水及半水石膏（HH）含量進行測定，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。比表面積對粉料的濕潤、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、標稠及初終凝時間比較脫硫和天然建筑石膏的pH值、標稠及凝結(jié)時間的測定結(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。標準稠度用水量天然建筑石膏與脫硫建筑石膏相近，而初終凝時間脫硫建筑石膏都比較短。3.7 脫硫和天然建筑石膏強度比較按 GB/T 17669.3－1999對兩種建筑石膏強度進行測定，測試結(jié)果見表7。由表7可以看出，在標稠情況下，脫硫建筑石膏的2h強度及絕干強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(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用。