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1、目 录1 绪论11.1 脱硫石膏的综述11.1.1 脱硫石膏的产生11.1.2 脱硫石膏的基本性能21.2 脱硫石膏的综合应用现状及存在的问题31.2.1 脱硫石膏研究应用现状31.2.2 国内脱硫石膏资源化利用存在问题51.3 脱硫建筑石膏性能影响因素51.3.1 外加剂对脱硫建筑石膏强度的影响51.3.2 使用环境的影响61.3.3 研究石膏外加剂的必要性61.4 研究课题的提出，研究内容和目的71.4.1 本课题的提出71.4.2 主要研究内容71.4.3 本课题的目的、意义82 试验原材料，设备，测定方法和方案92.1 原材料92.2 试验设备与方法92.2.1 试验设备92.2.2
2、新拌石膏浆体流动性的测定132.2.3 凝结时间的测定152.2.4 强度的测定162-3 试验方案流程图及方法173 外加剂对脱硫建筑石膏影响因素的分析183.1 缓凝剂193.1.1 缓凝剂对初凝，终凝时间的影响193.1.2 缓凝剂对强度的影响213.1.3 缓凝剂作用机理分析233.2 减水剂233.2.1 减水剂对脱硫建筑石膏流动度经时损失的影响243.2.2 减水剂对脱硫建筑石膏初终凝时间的影响253.2.3 减水剂对脱硫建筑石膏强度的影响263.2.4 减水剂作用机理分析284 外加剂复配下的脱硫石膏性能分析294.1 脱硫建筑石膏的初凝时间的影响因素分析314.2 脱硫建筑石膏
3、流动性经时损失的影响因素分析314.3 脱硫建筑石膏的力学性能影响因素的分析324.4 水膏比324.4.1 水膏比对流动度经时损失的影响324.4.2 水膏比对脱硫建筑石膏初凝时间的影响334.4.3 水膏比对脱硫建筑石膏强度的影响344.5 本章小结355 结论365.1 结论365.2 展望36致谢38参考文献391 绪论1.1 脱硫石膏的综述 作为一种历史悠久的胶凝材料，石膏与石灰、水泥并称为无机胶凝材料中的三大支柱。石膏分为天然石膏和工业石膏。天然石膏包括天然二水石膏和硬石膏，化学石膏包括磷石膏、氟石膏、硫酸钠石膏、钦石膏、脱硫石膏等。据相关报道，我国天然石膏矿藏丰富。目前探明储蓄量
4、约为475. 1亿吨，居世界之首。化工生产中的副产品脱硫石膏排放量很大，目前为止，其年产量约在4000-5000万吨。 将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙,硫酸钙达到一定饱和度后,结晶形成二水石膏.经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水,使其含水量小于10%,然后用输送机送至石膏贮仓堆放,这个二水石膏的分子式是CaS042H20,二个结晶水的硫酸钙晶体,就是脱硫石膏. 脱硫石膏是由于火力发电厂，冶炼厂以及各种化工厂等在燃烧煤的过程中排放的大量的二氧化硫废气，经湿法脱硫工艺所得到的工业副产品。鉴于
5、我国燃煤发电厂大多采用石灰石（石灰）/石膏湿法烟气脱硫工艺，脱硫石膏的产量将随着石灰石（石灰）/石膏湿法烟气脱硫装置不断的建设而快速增加，若脱硫石膏得不到有效利用，不仅会占用大量的土地，还会对地下水造成污染从而损害接触者的身体健康。脱硫石膏中有机污染物等有害物质，也有可能随雨水的冲刷进入底层，污染土地。随着环保力度的增加和可持续发展的战略部署，脱硫石膏的综合开发越来越受到人们的重视，其应用波及范围主要集中在建筑业，建材业，工业，农业几个方面。1.1.1 脱硫石膏的产生 脱硫石膏在国内主要是利用火力发电厂采用石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫，由烟气中的SO2和喷入的石灰石浆液CaCO3反应而成，化学
6、方程式如下：CaCO3+SO2+ H2OCaSO42H2O+H2CO3具体的生成过程是通过脱硫，氧化，分离，脱水4个步骤。（1） 脱硫:在吸收塔内，石灰石CaCO3与烟气中的SO2化合生成CaCO3 .1/2H2O。（2） 氧化:CaS03 .1/2 H20与向吸收塔中悬浮液吹入的氧气发生反应生成二水硫酸钙。在这个过程中，石膏晶体是通过连续的循环过程生成的。（3） 脱硫石膏分离:产生的二水硫酸钙晶体在水力旋流器中分离出来并去除杂质。(4)脱硫石膏冲洗和脱水:硫酸钙晶体使用过滤器和离心机，从产生于水力旋流器底流中的悬浮液中分离出来。分离出来的结晶硫酸钙，用干净的水冲洗，以便清除氯离了、钠离了、镁
7、离了这些水溶性杂质。这样便生成了脱硫石膏。1.1.2 脱硫石膏的基本性能脱硫石膏的主要矿物为二水硫酸钙晶体。与天然石膏相比，脱硫石膏是一种品质较好的石膏，具有颗粒较细，纯度高，结晶性能好，成分稳定等特点。脱硫石膏和天然石膏的相同点在于： （1）脱硫石膏的水化动力学、凝结特征与天然石膏相同，但其速度相对较快。脱硫石膏和天然石膏的凝结硬化表现为半水石膏的水化进程。 （2）脱硫石膏转化后的5种形态和7种变体，其物化性能与天然石膏一致，可以代替天然石膏作建材。脱硫石膏的主要成分为二水石膏，在一定的条件下加热脱水会变成熟石膏，建筑工业用熟石膏(简称建筑石膏)有着极其广泛的利用途径，相关研究表明脱硫石膏在
8、170 200温度下脱水并恒温34h后，所得的建筑石膏符合国家标准。脱硫建筑石膏分为型和型两种，有研究认为脱硫石膏脱水后生产的型较型性能稍好，但其性能受多方面的影响，故目前还没有形成规模化生产。型硬石膏称为可溶性无水石膏，是由型与型半水石膏加热脱水而成。型硬石膏为难溶或不溶的无水石膏。而型硬石膏在常温下是不存在的。与天然石膏相比，脱硫石膏的不同点简述如下: （1）颗粒过细:烟气脱硫石膏的颗粒大小较为平均，其分布带很窄，细度高。 （2）原始物理状态不一样:天然石膏是粘合在一起的块状，而脱硫石膏以单独的结晶颗粒存在;脱硫石膏杂质与石膏之间的易磨性相差较大，天然石膏经过粉磨后的粗颗粒多为杂质，而脱硫
9、石膏经过粉磨后的细颗粒为杂质，其特征与天然石膏正好相反。 （3）杂质成分不同:由于燃烧过程中使用的燃料(特别是煤)和洗涤过程中的石灰/石灰石，在脱硫石膏中常有碳酸盐、二氧化硅、氧化镁、氧化铝、氧化钠等杂质，某些杂质超过一定含量会影响石膏制品的质量，如在较潮湿的环境中会发生“返霜”现象。其他杂质如颗粒较小的Fe和未完全燃烧的煤粉颗粒会影响制品的白度和粘结性能。 （4）脱硫石膏的产地优势:脱硫石膏由于是火电厂的工业副产品，因此产地在全国分布较均匀，而天然石膏作为白然界中蕴藏的石膏石，会受到地域限制的影响。像江苏、广东等天然石膏匮乏的地区，脱硫石膏的出现会弥补了我国高品位的天然石膏储量小、产量低、其
10、产品远离消费地的重大缺陷。 (5)强度提高:对用脱硫石膏和天然石膏制作的石膏胶凝材料进行试验比较，说明脱硫石膏具有较好的技术性能，其抗折强度与抗压强度明显高于天然石膏，具有良好的可利用潜力。（6）脱硫石膏的颜色偏深：这是由于烟气除尘中使脱硫石膏含有较多的粉煤灰所致。同时堆密度较大，含水率高、呈湿粉状等特点。1.2 脱硫石膏的综合应用现状及存在的问题1.2.1 脱硫石膏研究应用现状由于脱硫石膏的品位优于天然石膏，同时脱硫石膏价格较天然石膏有着较高的竞争力，故脱硫石膏的资源化利用将在一定程度上均衡天然石膏的地域分布，脱硫石膏在工业、农业、建筑行业中的应用越来越广泛。（1）脱硫石膏在水泥工业上的应用
11、 我国研究人员从20世纪90年代起对脱硫石膏在水泥生产中的应用进行了大量的试验研究。成先红、张梅等人利用太原第一热电厂生产的简易脱硫石膏和烘干后的脱硫石膏对是否可代替天然石膏用于水泥缓凝剂做了系统研究，试验表明，两种脱硫石膏对水泥的凝结时间、强度、安定性指标均符合国家标准，同时在相同的粉磨时间内，脱硫石膏制成的水泥的比表面积偏大。 对于矿渣水泥，粉煤灰水泥和复合水泥，脱硫石膏既是缓凝剂，同时又是混合材水化时的硫酸盐激发剂。相关研究表明，掺加熟脱硫石膏的胶凝材料，在龄期28d时的抗折与抗压强度较不掺的分别提高36. 4%和19. 0%。同时，这种激发作用随龄期的增长逐渐增强，可大大地提高粉煤灰胶
12、凝材料的技术性能降低产品的生产成本。（2）脱硫石膏在建材业上的应用 石膏砌块 石膏砌块是以一半水石膏或无水硬石膏为主要原料，经浇注或压制成型、自然干燥等工艺制成的轻质隔墙型材料。由于具有良好的保温隔热、防火性能、质量轻、可取代粘土砖，国内应用广泛。但由于自身多孔结构，导致石膏砌块强度低、防水性能差等缺陷极大的阻碍了石膏砌块的发展。如果在这些方面能得到改进，脱硫石膏砌块的应用前景会更加开阔。石膏砂浆 脱硫石膏砂浆是水泥砂浆的换代产品，它能够克服水泥砂浆抹墙后出现空鼓、墙体基材都能很好地粘结，尤其适用顶棚抹灰，在加气混凝土墙上效果更佳，同时它还具有良好的防火性能、表面装饰性能、保温隔热性能。石膏板
13、 中国新型建筑材料工业杭州设计研究院、重庆大学、重庆市建筑科学研究院等研究机构近年来对脱硫石膏用于石膏板行业的生产工艺进行了研究，研究表明脱硫石膏用于制造纸面石膏板、石膏刨花板等可行，且其性能优于天然石膏生产的产品 由于我国的脱硫石膏为湿粉状，含水率较高，其在纸面石膏板的应用推广上受到限制。贾同春、赵秀云等人通过对脱硫石膏采取预干燥处理后，再锻烧脱水加入适当的添加剂之后，生产出了符合国家标准的脱硫石膏粉，并成功的应用于纸面石膏板的生产。部分指标还优于天然石膏纸面石膏板。（3）其他方面的应用 用脱硫石膏配制石膏自流平基材料可变废为宝。李东旭等人通过不同品形转化剂处理后的脱硫石膏配制自流平材料，研
14、究对其性能的影响，并目研究了自流平材料的组成对其性能的影响和自流平材料的微观结构。脱硫石膏同样可应用为道路基层材料，钢结构的防火涂料，申士富，张连松等人对山西某企业的脱硫石膏进行了综合应用研究，研究制备的钢结构防火涂料，当涂层厚度为18. 4mm时，耐火极限大于2h，涂层厚度为24.3mm时，耐火极限大于3h。文献报道，日本将脱硫石膏与粉煤灰及少量石灰混合形成烟灰材料，作为路基、路面下基层或平整土地所需砂土。另外还利用脱硫石膏制得白流平材料起到混凝土自流平层及旧地面、起砂地面的修补作用。1.2.2 国内脱硫石膏资源化利用存在问题 与发达国家相比，我国烟气脱硫石膏的历史较短，大部分脱硫装置依靠国
15、外引进，对烟气脱硫石膏的性能、处理设备等无系统研究、脱硫石膏高技术含量少，生产规模小、市场竞争力不高、需求量不大等瓶颈性障碍需要研究解决。影响脱硫石膏资源化利用的因素简述如下:（1）我国尚缺乏保证脱硫石膏资源化利用的法律法规和相应的标准，这不仅使一些石膏制品生产商和用户拒绝使用脱硫石膏，同样也没有在法律地位上真正赋予脱硫石膏应用的地位。制定配套政策，鼓励建材企业利用脱硫石膏，是各地政府相关部门的职责。（2）我国在石膏建材行业设备工艺落后，缺乏必要的技术保障。在含水粉状脱硫石膏进行干燥及高温锻烧的设备上缺乏研究，对脱硫石膏的完整认识度不够，相关的应用经验不足，致使无法对脱硫石膏进行深加工和应用。目前要针对脱硫石膏的固有特性，系统研究脱硫石膏及其制品的生产技术和应用技术，建立必要的市场、效益观念和营销手段，脱硫石膏资源化利用在我国才能形成一条好的出路。 （3）公众缺乏脱硫石膏再利用的观念，这是因为我国没有长期利用脱硫石膏的习惯、科技水平不高、相
