摘要：近年來，隨著可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃的不斷深化，節(jié)能環(huán)保理念深入人心，帶動了各領域生產結構發(fā)生了變化。工業(yè)生產過程中，會產生大量廢石膏，對生態(tài)環(huán)境構成了一定污染，且造成資源過度浪費。將廢石膏應用到水泥生產中非常必要，不僅能夠降低生產成本，而且能夠提高資源利用率，兼顧節(jié)能與環(huán)保的雙重需求。文章對工業(yè)廢石膏的危害及其分類進行梳理，并對工業(yè)廢石膏在水泥生產中的應用進行深入探究。

關鍵詞：工業(yè)廢石膏；水泥生產；應用

0 前言

城市化進程下，建筑工程成為城市發(fā)展中的關鍵，帶動著相關產業(yè)迅速發(fā)展。其中水泥企業(yè)之間的競爭日益激烈，面臨著銷量少、價格低等問題，在很大程度上減少了企業(yè)利潤，加上國家節(jié)能環(huán)保政策、生產要求更加嚴格，水泥企業(yè)舉步維艱。工業(yè)廢石膏中含有部分未反應的碳酸鈣，可溶性鉀、鈉鹽類，這些雜質能夠促進水泥水化，且激發(fā)混合材料性能，提高產品質量。因此加強對工業(yè)廢石膏在水泥生產中應用的研究具有非常重要的現實意義。

1 工業(yè)廢石膏概述

廢石膏是以硫酸鈣為主的工業(yè)廢渣。廢石膏呈現粉末狀，其中 80%為硫酸鈣，還有硅、鋁及鐵等成分。通常情況下，每生產一噸磷酸，會排出五噸的磷石膏。很多國家對于廢石膏的排放遠超過天然石膏，如上個世紀七十年代，塑料石膏排放量為 1400 萬噸，如果不能夠對其進行科學、合理運用，將會占用大片土地資源，對土壤、水資源等構成一定破壞，嚴重情況下，還會威脅到人們的身心健康。目前，工業(yè)廢石膏主要有以下幾類：

1.1 石膏尾礦

石膏尾礦，是礦山采礦中排出的雜質有低品位石膏尾礦，其中石膏比例為54%，剩余 46%為黏土雜質，石膏尾礦礦物構成為二水石膏、硬石膏等，主要化學成分為氧化鈣、三氧化硫等。

1.2 硬石膏

工業(yè)生產過程中，還會排放很多硬石膏，主要礦物構成為Ⅱ型污水石膏，伴有碳酸鹽等雜質。相比較來看，硬石膏具有較好的結晶效果，較二水石膏硬度更高，其中 80%以上是硫酸鈣，品質較好[1] 。我國硬石膏資源較為豐富，主要集中在長江流域。

1.3 化學石膏

此類石膏是由化工、電力等工業(yè)行業(yè)排放，主要成分為硫酸鈣工業(yè)廢渣?；瘜W石膏以磷、氟等為主。其中磷石膏是生產磷酸、過磷酸鈣時，元素互相作用之后的產物。氟石膏，是螢石精粉和 97%濃硫酸制造氫氟酸時而產生的廢渣，多為Ⅱ型無水石膏。而脫硫石膏是發(fā)電廠等用排煙脫硫裝置清除二氧化硫，相較于天然石膏，前者具有粒度細、品位高等特點。綜上來看，不同工業(yè)行業(yè)排放出來的廢石膏有所不同，而不同廢石膏具有的優(yōu)勢也有所差別，這樣能夠滿足不同產品的生產需求。

2 工業(yè)廢石膏在水泥生產中的應用

2.1 水泥緩蝕劑

一般情況下，水泥生產采用天然石膏作為緩蝕劑。由于磷石膏中含有五氧化二磷、有機雜質，不能夠直接替代天然石膏，要在使用前，經過預先處理，才能夠應用到生產當中。在日本，75%水泥緩蝕劑都是以磷石膏為原料，經過長時間的實踐應用，已經形成了較為規(guī)范的體系。可溶性五氧化二磷的質量分數要在 0.3%以內，才能夠使水泥品質達到最佳[2] 。以天然石膏與廢石膏為基本原料進行水泥生產，后者強度能夠在原有基礎上提高 10%，且成本大幅度下降，能夠為水泥企業(yè)帶來更高的經濟效益。運用磷石膏取代天然石膏，作為主要調凝劑，能夠加快水泥凝結速度，提高水泥強度，且符合國家環(huán)保要求，兼顧經濟、生態(tài)等效益。

硬石膏與二水石膏具有相似之處，對水泥具有明顯的緩釋效果[3] 。經過大量實驗證明，當水泥中的三氧化硫總量在 3.5%以內時，水泥凝結能夠達到最佳，可以直接應用，尤其是在礦渣、粉煤灰水泥生產中應用較為廣泛，主要是因為硬石膏與礦渣等溶解速度相協(xié)調，能夠確保水化反應處于平穩(wěn)狀態(tài)，激發(fā)礦渣水泥、粉煤灰水泥的活性，以此來提高產品強度。

經過實驗對比發(fā)現，氟石膏與天然二水石膏調凝性能較為接近，摻入磷石膏水泥凝結時間稍微延長，但基本能夠符合國際標準。不僅如此，運用磷石膏，水泥 3 天、28 天強度都在原基礎上獲得了較大的提升[4] 。足以證明，磷石膏、氟石膏能夠完全取代石膏用到水泥生產當中，且緩凝作用能夠發(fā)揮到最佳效果，為提高產品質量奠定堅實的物質基礎。

2.2 聯產水泥

磷石膏作為硫資源，進行聯產水泥生產，特別是在硫資源較為匱乏的地區(qū)，引用該項技術尤為重要。改性磷石膏，經過烘干處理后，能夠制作成無水、半水石膏，并與焦炭等材料進行混合，送入到回轉窯中進行焙燒，能夠完成水泥熟料的生產，并與石膏等原料進行混合，最終制作成為水泥。如德國 Cosvic、奧地利Chemie Linz 等國家均利用該方法進行生產[5] 。在國內，上個世紀八十年代才開始運用該項技術，時至今日取得了非常不錯的成效，其中山東魯能化工集團，擁有全國最大的水泥裝置，產能為磷銨 30 萬 t/a、硫酸 40 萬 t/a，該項技術最大的缺陷是前期投資較大，使得很多中小企業(yè)難以引入設備，所以有待進一步調整。

2.3 水泥礦化劑

水泥生產中摻加硫、氟等礦物質，能夠促進材料中碳酸鈣的分解，降低燒成溫度，促進結晶，有利于固相、液相互相反應，形成熟料礦物。石膏尾礦、硬石膏等都可以應用于實踐生產中。由于石膏自身具有助熔、礦化等性能，能夠使液相在溫度 100℃以上，降低液相粘度。石膏摻量當中的三氧化硫含量不會超過 3%。

通常來說，當溫度介于 900~1400℃時，各類石膏都能夠表現出較好的礦化效果，其中氟石膏在 1100~1400℃時，礦化效果最為突出和明顯，可以單獨使用。水泥企業(yè)在生產時，針對礦化劑的使用，要根據實際情況進行針對性選擇，設計合理的比值，值得我們注意的是要關注三氧化二鋁等元素的變化，隨時做出合理的調整。如石粉廠引進 RXJ 超細分體分級機對施工進行粉碎處理，取得了較好的效果，在該項設備支持下，能夠加強分散作業(yè)，細分回收率較高，隨著氣流運動，進入到分散葉片當中，能夠提高分級粒度，以此來避免中間環(huán)節(jié)。將磷石膏作為礦化劑生產水泥產品，產品疏松多孔、脆性大等優(yōu)勢表現突出，經過測試，產品各項物理性能都符合國際要求，可以廣泛應用到市場上。

3 結論

根據上文所述，隨著工業(yè)現代化發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展理念在各領域中得到了廣泛滲透，原有粗放型生產模式逐漸被取代。工業(yè)生產中排放大量廢石膏，不僅對生態(tài)環(huán)境構成了極大的破壞，且造成資源浪費。經過實驗發(fā)現，廢石膏當中含有很多具有利用價值的成分，將其應用到水泥生產當中，能夠顯著提高水泥強度，且能夠實現對廢石膏回收再利用，符合循環(huán)經濟發(fā)展目標。因此未來，水泥企業(yè)要轉變生產經營理念，盡可能回收廢石膏，根據實際生產需求，合理設計比例，將其應用到緩凝劑、礦化劑當中，能夠降低水泥生產成本，且能夠避免廢石膏對周圍環(huán)境產生不良影響，提高水泥產品質量，從而實現對工業(yè)生產結構的優(yōu)化。

參考文獻

[1]鄭亞林,劉濤,劉旭華,周杰,杜沛.熒光分析法在水泥生產中的應用研究[J].河南建材,2012,（05）:54-56.

[2]胡煒,萬惠文.巖相分析在水泥生產中的應用研究[J].建材世界,2012,（04）:33-37.

[3]王慶榮,李建軍,潘淑琴,郭文潔.工業(yè)副產石膏的特點及在水泥生產中的應用[J].中國水泥,2012,（12）:69-72.

[4]趙計輝,王棟民,林輝,王學光,廖述聰.節(jié)能提產型助磨劑在水泥生產中的應用及效益分析[J].建材發(fā)展導向,2014,（16）:34-37.

[5]尚義華,呂志慶,陳幸仁.水泥元素在線分析儀在水泥生產中的應用[J].水泥工程,2016,（04）:56.

作者：楊 洋

單位：陜西省建筑材料工業(yè)設計研究院, 陜西 西安

原標題:工業(yè)廢石膏在水泥生產中的應用分析

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