工业氟石膏作缓凝剂在水泥生产中的实践

马红青

摘要：氟石膏是以固态危险废弃物的形态存在的，其是通过萤石和浓硫酸制取氢氟酸时产生的，为进一步降低水泥的生产成本，实现降本降耗，山东鲁碧建材有限公司引用氟石膏替代天然石膏，并将氟石膏与柠檬酸渣按比例搭配在水泥生产中进行了尝试。应用结果表明，氟石膏的使用，对于熟料粉及出厂水泥质量尤其是早期强度及后期强度有明显的激发作用；使用氟石膏与柠檬酸渣搭配后整体水泥质量比较稳定，在1∶1搭配时效果更好。

关键词：氟石膏；缓凝剂；柠檬酸渣；熟料；强度；凝结时间

一、概述

我公司水泥分厂水泥粉磨系统是由1台150-90辊压机+V型选粉机+高效选粉机与Φ3.0m×11m开路磨机组成的联合粉磨系统。熟料经球磨机粉磨后与一定比例的矿粉经过搅拌机配制成不同品种的水泥。作为年产60万t水泥的生产线，公司一直走在废物利用、节能减排的前列。在生产中我们为了降低生产成本，采用熟料（81%）、石灰石（6%）、粉煤灰（6%），缓凝剂采用柠檬酸渣（3%）与天然石膏（4%）搭配使用来磨制熟料粉。氟石膏作为硫酸与萤石反应制备氟化氢的工业产物，其主要成分SO3及CaO且含量较高，完全可以作为缓凝剂在水泥中生产应用，氟石膏与柠檬酸渣的pH值化学成分分析。另外其价格比天然石膏便宜，为进一步降低水泥的生产成本，实现降本降耗，我厂引用氟石膏替代天然石膏，并将氟石膏与柠檬酸渣按比例搭配在水泥生产中进行了尝试，通过一段时间的使用，效果比较明显。

二、使用效果

（一）氟石膏与柠檬酸渣1∶2搭配使用

在使用时采用逐步推进的方式进行生产实践，首先将氟石膏与柠檬酸渣按1∶2搭配使用并完全替代天然石膏。搭配好后首先对混合样进行pH测定，测量pH为10.05；另外为保证w（SO3）的合格率，安装一台电子皮带秤对氟石膏进行准确计量，柠檬酸渣与氟石膏通过两台秤体准确计量后进入中间仓，中间仓通过秤体计量后经混合皮带入辊压机。

1.降低物料入辊压机水分

在氟石膏使用之前，由于柠檬酸渣水分是14.16%，造成秤体下料不畅，需专人清堵，造成w（SO3）合格率较低（合格率降到了66.5%），直接影响水泥的凝结时间；另外入辊压机物料水分较大，辊压机上的称重仓由于物料水分大造成结壁情况严重，除尘器产生糊袋子现象，需经常性的停机对称重仓及除尘器进行清理。氟石膏水分是0.16%，另外进厂氟石膏的温度较高，经测量一般进场温度在90℃左右，与柠檬酸渣1∶2搭配后由于温度较高，造成柠檬酸渣内水分的蒸发，搭配后综合水分在6.5%左右，经与熟料及其他混合材搭配入辊压机水分为0.4%，出辊压机成品水分为0.36%。搭配后由于水分的降低，秤体断料的频次大大减少，w（SO3）合格率提升到97%；另外除塵器糊袋子现象明显减轻，降低了清理频次。

2.熟料粉的物理性能变化

球磨机方面主要是产、质量的变化，氟石膏∶柠檬酸渣=1∶2搭配后，熟料物理性能发生了变化：（1）熟料粉的1d，3d强度明显提升。加入氟石膏后变化最为明显的是熟料粉1d、3d强度的提升，10月27日至11月1日熟料粉3d强度平均32MPa，1d到3d强度的增幅平均为16.9MPa，这主要是由于使用氟石膏与柠檬酸渣搭配后，通过pH计测量搭配后物料的pH值比单独使用柠檬酸渣时的pH值要高，说明掺入氟石膏后碱性增强，由于碱激发作用造成熟料粉的1d、3d强度的提升。（2）易磨性变差，熟料粉比表面积合格率降低。使用氟石膏后，磨机工序过程质量尤其是出磨熟料粉比表面积合格率较低，合格率仅为76.9%（我厂比表面积的控制指标为≥360m2/kg为合格），比表面积在350～360m2/kg之间波动。（3）熟料粉需水量降低。加入氟石膏后随着比表面积的降低，标准稠度也明显降低，10月27日～11月1日标准稠度平均为25.8%，未用氟石膏时标准稠度平均为27.1%。需水量大大降低，对于强度的发挥及提高客户使用效果有很大的帮助。（4）凝结时间明显延长。使用氟石膏后熟料粉的初凝、终凝时间明显延长，初凝时间达到1950min，终凝时间2470min。

3.解决措施

（1）针对熟料粉比表面积低的问题主要采取了以下三个措施：①提高出辊压机物料的比表面积。通过现场选粉机进风口大小的调节，将出辊压机物料的比表面积提高至240m2/kg以上，但辊压机台时由96t/h降低到了90t/h，辊压机粉磨电耗由16.8kWh/t上升至17.81kWh/t，电耗明显升高。

②调整一仓级配，适当提高一仓的平均球径。通过对一仓4个点进行取样做筛余曲线，从筛余曲线发现一仓的破碎能力不强。为了适当提高一仓的平均球径，增大一仓的破碎能力，一仓Φ250mm以下的球拣出30t，并加入Φ400mm，Φ500mm球各1t，见表1。

表1调整前后级配方案

③调整混合材配比。由于粉煤灰活性高于石灰石，另外粉煤灰对于磨机物料粉磨有助磨作用，所以通过增加粉煤灰的配比，由6%提高到7%来提高出磨物料的比表面积。通过这三个措施调整后，从实际运行看，效果比较明显，比表面积达到理想要求。（2）对于凝结时间的调整。随着掺入氟石膏后凝结时间的延长，为了适应季节变化及客户需求，将w（SO3）控制指标由3.0%±0.2%降低到2.8%±0.2%，调整后凝结时间有了大的改观，满足了客户需求。

（二）氟石膏∶柠檬酸渣=1∶1搭配使用

为进一步降低生产成本并试验氟石膏对熟料粉物理性能的变化，将氟石膏配比逐步增加，调整为与柠檬酸渣1∶1搭配使用，搭配后pH值为11.56。1∶1搭配使用过程中，随着氟石膏掺量的增加，磨机台时及出磨熟料粉的质量逐步降低。通过不断的调整优化磨机工艺参数，问题得以解决，尤其是由于碱性的进一步增强使得熟料粉1d强度增长更快，熟料粉1d强度高达17MPa，3d强度也进一步提升，但是凝结时间有所延长。为了适应季节变化及客户需求，再次将w（SO3）控制指标由2.8%±0.2%降低到2.7%±0.2%，经过调整后，熟料粉的凝结时间逐步恢复到正常水平。

三、结论

（1）氟石膏的使用，对于熟料粉及出厂水泥质量，尤其是早期及后期强度有明显的的激发作用。（2）使用氟石膏与柠檬酸渣搭配后整体水泥质量比较稳定，在1∶1搭配时效果更好。

参考文献

[1]李楠，陶珍东，刘秀美.工业副产品石膏作水泥缓凝剂的试验研究[J].建材技术与应用，2012，05：12-14.endprint