【正文】 。由于FGD工藝對(duì)石灰石的特殊要求及其加工工藝，保證了FGD石膏顆粒小且質(zhì)量高。根據(jù)燃煤和煙氣除塵效果不同，F(xiàn)GD石膏外觀呈現(xiàn)出灰白色和灰黃色，灰色主要是由于煙塵中未燃盡的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的緣故。FGD石膏平均粒徑為50um，含有少量碳酸鈣顆粒，游離水分一般為10%。表12列出了天然石膏和脫硫石膏的化學(xué)成分及細(xì)度，天然石膏樣品和脫硫石膏樣品的固體顆粒粒徑分布情況見表13【】。表12天然石膏和脫硫石膏的化學(xué)成分及細(xì)度項(xiàng)目 天然石膏 ％ 脫硫石膏 ％脫硫石膏 表13石膏顆粒粒徑分布粒度(um) 80 60 50 40 30 20 10 5資料來源天然石膏篩余(%) 脫硫石膏篩余(%) 脫硫石膏和天然石膏基本成份都是硫酸鈣，化學(xué)組成幾乎相同。與天然石膏相比，脫硫石膏具有如下特點(diǎn):①純度高，二水石膏的品位一般在9095%之間，高于天然石膏；②成份穩(wěn)定，含堿低，含較多水溶性鹽；③脫硫石膏粒度小，平均粒徑為3070um；④含有少量碳酸鈣顆粒，游離水分一般為10%。4）化學(xué)成分對(duì)石膏性能的影響FGD石膏和天然石膏中雜質(zhì)類型及賦存狀態(tài)有差異。FGD石膏的雜質(zhì)主要是碳酸鈣和可溶性鹽，一部分碳酸鈣單獨(dú)存在，這是由于部分顆粒未參加反應(yīng)。另一部分則存在于石膏顆粒中，這是由于碳酸鈣與不完全反應(yīng)所致，石膏顆粒的中心部位為碳酸鈣，而可溶性鹽則從石膏顆粒內(nèi)部至表面均有分布。用脫硫石膏和天然二水石膏加工成的建筑石膏在性能上存在較大差異，見表14。表14建筑石膏性能石膏品種 水膏比(%) 初凝(min) 終凝(min) 抗壓強(qiáng)度(MPa) 抗折強(qiáng)度(MPa)脫硫建筑石膏 50 天然建筑石膏 50 脫硫石膏國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀我國(guó)石膏分布比較廣泛，隨著我國(guó)脫硫市場(chǎng)的發(fā)展，近年來我國(guó)的許多高校和研究單位，如重慶建筑大學(xué)林芳輝、彭家惠、叢剛等人率先對(duì)脫硫石膏粉煤灰膠結(jié)材的制備展開了較為深入的研究，并在此基礎(chǔ)上研制了建筑砌塊。桂苗苗等，以脫硫石膏為原料用蒸壓法制備半水石膏的研究，胥桂萍、吳曉琴等人，采用常壓鹽溶液法制備半水石膏。煙氣脫硫石膏的性能及其在水泥緩凝劑、刮墻膩?zhàn)?、石膏砌塊、脫硫石膏刨花板、改良強(qiáng)度蘇打鹽漬土、制備α石膏粉等應(yīng)用方面進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:煙氣脫硫石膏的性能達(dá)到或超過天然石膏，可廣泛用于水泥緩凝劑、石膏建筑材料等的生產(chǎn)。圖片來源:中國(guó)工業(yè)礦物材料網(wǎng).().煙氣脫硫石膏是一種非常好的建材資源，是與天然石膏等效的原材料。在國(guó)外特別是歐洲，絕大部分的脫硫石膏被廣泛應(yīng)用于建材行業(yè)生產(chǎn)建筑石膏粉、α半水石膏粉、水泥緩凝劑、石膏制品、石膏砂漿等石膏建材產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)對(duì)脫硫石膏的綜合處理和應(yīng)用已開始起步，但發(fā)展卻比較緩慢，形成工業(yè)化、規(guī)?；蛯I(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)不多。但可以預(yù)見，脫硫石膏的生產(chǎn)與應(yīng)用蘊(yùn)藏著巨大的市場(chǎng)機(jī)遇，在不久的將來一定會(huì)有人研究脫硫石膏代替天然石膏生產(chǎn)建材制品，特別是對(duì)于那些天然石膏廣泛而具有脫硫石膏資源的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)例如浙江省、上海市等省市更加如此。利用石膏作為基材來制備自流平材料國(guó)內(nèi)由：李東旭、韓永圣、權(quán)劉權(quán)研究利用脫硫石膏制備石膏基自留平材料；董兵、岳文海、李明、李祥飛研究一種石膏基自流平地面找平材料及其制備方法，都取得了一定成績(jī)。日本有很長(zhǎng)的應(yīng)用脫硫石膏的歷史，目前脫硫石膏占日本國(guó)內(nèi)石膏總消耗量的約25%。脫硫石膏產(chǎn)品主要有:墻板、建筑灰泥、工業(yè)灰泥、粘結(jié)劑、石膏天花板以及路基或平整土地所需砂土等。德國(guó)在脫硫石膏資源化利用方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，目前每年的脫硫石膏用量約為250萬噸，約占德國(guó)石膏需求總量的50%，主要產(chǎn)品有凝膠性墻板、水泥、地板襯里和礦物性灰泥。美國(guó)是采用煙氣脫硫裝置最多的國(guó)家，脫硫石膏產(chǎn)出量大，但基本上采用拋棄法處理，%。美國(guó)脫硫石膏主要在水泥的墻板工業(yè)中應(yīng)用，另有少量脫硫石膏在農(nóng)業(yè)上用于改良土壤。此外，英國(guó)、荷蘭、丹麥以及東歐一些國(guó)家也都開發(fā)了多種脫硫石膏的資源化利用技術(shù)。目前，自流平砂漿應(yīng)用的主要領(lǐng)域是地面工程。上世紀(jì)50年代，由于第三次工業(yè)革命的影響，人工合成技術(shù)、電子工業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化、新材料、新能源和航空航天工業(yè)等領(lǐng)域都得到了創(chuàng)新和發(fā)展，西歐和日本的經(jīng)濟(jì)也迅速成長(zhǎng)起來。在這種情況下，一些主要的材料生產(chǎn)商如西卡(SIKA)、麥斯特MBT(現(xiàn)歸于DEGUSSA旗下)、日本的ABC株式會(huì)社、富斯樂(FOSROC)等均有混凝土地面用水泥基耐磨材料類型產(chǎn)品問世，并且該產(chǎn)品在工業(yè)廠房建設(shè)中廣泛應(yīng)用。到20世紀(jì)70年代，由于日本的勞動(dòng)力緊張和費(fèi)用高，水泥基自流平材料最先發(fā)展起來，在1982年開始出現(xiàn)水泥基自流平地面材料，并因其用途廣，用量大，質(zhì)量穩(wěn)定，在市場(chǎng)上得到了迅速發(fā)展和廣泛的認(rèn)同，其它發(fā)達(dá)國(guó)家也相繼推出了各種品牌的水泥基自流平地面材料，特別是以歐美為代表的國(guó)家和地區(qū)，因其主要追求的是功能性和耐久性，更是以水泥基自流平為主。1972年日本住宅公團(tuán)首先對(duì)石膏基材料進(jìn)行研究，并于1976年對(duì)采用α半水石膏為基材的石膏基自流平地面材料進(jìn)行了施工試驗(yàn)，1977年，石膏基自流平產(chǎn)品開始少量用于商業(yè)。近年來，由于石膏基找平砂漿在硬化過程中不產(chǎn)生形變，可以在機(jī)械鋪設(shè)作業(yè)時(shí)有很好的流動(dòng)和易性，而且容易進(jìn)行無縫大面積澆注，具有很好的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)良特性被業(yè)內(nèi)所認(rèn)知。國(guó)內(nèi)研究脫硫石膏自流平砂漿并申請(qǐng)專利的有上海市建筑科學(xué)研究院(集團(tuán))有限公司的樊均﹑彭明強(qiáng)（專利CN 102173707 A）研究了脫硫α半水石膏基自流平砂漿，由下列重量比物質(zhì)混合攪拌均勻制成:脫硫石膏40～60份，水泥4～6份，40～80目石英砂20～30份，80～120目石英砂20～30份，～，～，～，～，可再分散膠粉2～3份，水22～24份。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:早期強(qiáng)度高，與基底粘結(jié)力強(qiáng)；無放射性，二氧化碳排放量低；施工效率高；實(shí)現(xiàn)脫硫石膏的資源化利用。由于脫硫α半水石膏自流平砂漿的早期強(qiáng)度尤其是拉伸粘結(jié)強(qiáng)度明顯高于水泥基自流平砂漿，且其生產(chǎn)過程中的排放比水泥基自流平砂漿低，在施工過程中被大量利用，也成為更加節(jié)能環(huán)保的建筑用材。國(guó)內(nèi)馬振義研究了脫硫石膏基自流平砂漿，以二水脫硫α高強(qiáng)石膏作為基材來制備自流平砂漿以及其生產(chǎn)方法，為自流平砂漿的應(yīng)用提供了更多的參考。自流平地面材料在日本開發(fā)的較早，在 1972～1973 年首先由日本住宅公團(tuán)對(duì)石膏基、水泥基自流平材料作了基礎(chǔ)研究，1976 年對(duì)采用 α半水石膏為基料的石膏自流平材料進(jìn)行了施工試驗(yàn)，1977 年已有石膏基自流平材料商品出售。隨后西德的帕依愛羅公司用Ⅱ型無水石膏生產(chǎn)了強(qiáng)度為 20～30MPa，鋪設(shè)厚度為 10mm的自流平材料。在國(guó)內(nèi)，冶金部一冶技術(shù)開發(fā)公司首先研制出以氟石膏為基料的石膏基自流平材料并于 1986 年 12 月在武漢通過了部級(jí)技術(shù)鑒定。之后，冶金部建筑材料總院、北京市建筑科研院、北京市建工研究所等單位，對(duì)不同基料的石膏基自流平材料進(jìn)行了研制。由國(guó)內(nèi)外自流平砂漿發(fā)展現(xiàn)狀，可以看到脫硫石膏自流平砂漿的應(yīng)用前景和巨大潛力和我國(guó)自流平砂漿所面臨的問題，這就為本文脫硫石膏自流平砂漿的研究指明了方向。脫硫石膏粉末材料與水作用后其凝結(jié)硬化初凝時(shí)間較快，而終凝時(shí)間則較緩慢，水化率低，強(qiáng)度不高，耐水性能較差成為脫硫石膏自流平砂漿研究中存在的主要問題。因而尋找能夠充分激發(fā)脫硫石膏凝結(jié)硬化的方法是解決問題的關(guān)鍵。關(guān)于脫硫石膏的活性激發(fā)研究，主要問題有下面幾個(gè)：①添加化學(xué)激發(fā)劑，現(xiàn)階段采用檸檬酸鉀作為緩凝劑，檸檬酸鉀的摻入量也要有一定的限制，摻入量過多時(shí)不僅提高了成本而且也會(huì)降低其24小時(shí)的抗折和抗壓強(qiáng)度；②在后期養(yǎng)護(hù)過程中制品膨脹崩裂，造成其破壞；③制品的耐水性差；④制品還不能達(dá)到水泥基同樣的強(qiáng)度。如何在保證其前期所要求的緩凝時(shí)間以及其強(qiáng)度，水化率，采取有效措施解決以上幾個(gè)主要問題，成為脫硫石膏研究的難點(diǎn)。到目前為止自流平砂漿是較復(fù)雜砂漿配方之一，使用材料的品種繁多。公開發(fā)表的關(guān)于脫硫石膏基自流平材料配比的文章較少，只是在一些特殊的研究單位才有其配比，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)所申請(qǐng)的專利也僅幾篇而已，所以對(duì)與一項(xiàng)新材料的研究來說，無法找到相同的研究參考資料，只有從現(xiàn)階段實(shí)驗(yàn)觀察所出現(xiàn)的問題進(jìn)行著手解決，另外實(shí)驗(yàn)室使用的α半水石膏由不同的廠家生產(chǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示不同廠家的石膏則有不同的強(qiáng)度。對(duì)于使用外加劑，比如緩凝劑檸檬酸鉀加入到石膏拌合物中能夠使初凝時(shí)間延遲，但會(huì)引起制品強(qiáng)度降低，要嚴(yán)格控制其摻入量，若采用兩種以上化學(xué)外加劑則要考慮其內(nèi)部反應(yīng)。本文針對(duì)脫硫石膏本身特性及脫硫石膏基自流平砂漿存在的問題進(jìn)行了大量試驗(yàn)，旨在尋找有效脫硫石膏活性改善的方法，解決脫硫石膏用于自流平砂漿的工程應(yīng)用難題，探討脫硫石膏活性改善的機(jī)理與模型，研究脫硫石膏基自流平砂漿耐久性與流變性能。達(dá)到脫硫石膏基自流平砂漿用于實(shí)際工程的目的。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1) 脫硫石膏活性激發(fā)的研究研究脫硫石膏不同細(xì)度對(duì)脫硫石膏凝結(jié)時(shí)間、早期強(qiáng)度的影響；通過化學(xué)改性，即硫酸鹽激發(fā)(如:硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鋁鉀、鍛燒明礬、硫酸鋅等)；還有其他無機(jī)鹽類的激發(fā)等，研究不同激發(fā)劑對(duì)脫硫石膏的激發(fā)效果；優(yōu)選出激發(fā)效果好的單一激發(fā)劑，結(jié)合其它激發(fā)劑，討論兩種或幾種激發(fā)劑復(fù)摻后對(duì)脫硫石膏水化硬化的影響，并確定出最優(yōu)的激發(fā)劑及其最佳摻量。研究激發(fā)劑對(duì)脫硫石膏水化率、水化進(jìn)程的影響，對(duì)脫硫石膏硬化體組成結(jié)構(gòu)、微觀形貌的影響，探討激發(fā)劑的作用機(jī)理。通過不同養(yǎng)護(hù)制度、體積穩(wěn)定性，研究脫硫石膏耐久性。(2) 脫硫石膏基自流平砂漿的研究分別研究三聚氰胺類、聚梭酸醚類兩種高效粉體減水劑對(duì)脫硫石膏流動(dòng)度、泌水率、物理力學(xué)性能的影響，確定減水劑的最佳摻量，并對(duì)減水劑的作用機(jī)理進(jìn)行探討。在添加減水劑的體系中添加穩(wěn)定劑，以解決減水劑帶來的漿體離析泌水問題，研究穩(wěn)定劑對(duì)脫硫石膏流動(dòng)度、泌水率、物理力學(xué)性能的影響，最終確定穩(wěn)定劑與減水劑相容性最佳的摻量并闡明穩(wěn)定劑的作用機(jī)理。研究脫硫石膏基自流平砂漿流變性能，探討高效減水劑、穩(wěn)定劑的作用機(jī)理。通過不同養(yǎng)護(hù)制度、體積穩(wěn)定性，研究脫硫石膏基自流平砂漿耐久性。: 本文主要技術(shù)路線流程2 試驗(yàn)研究概況 試驗(yàn)原材料 主要原料1）脫硫石膏脫硫石膏是由燃煤電廠進(jìn)行濕法脫硫而產(chǎn)生的以Ca2SO4?2H2O為主要成分的工業(yè)副產(chǎn)品。本文脫硫石膏來自西固熱電廠，主要化學(xué)成分見表21。2）普通水泥甘肅祁連山水泥廠普通硅酸鹽水泥，比表面積為406 m2/kg，主要化學(xué)成分見表21，水泥加水后數(shù)小時(shí)內(nèi)，物料逐漸失去流動(dòng)性、可塑性而變硬是為凝結(jié)，而其后經(jīng)過幾年時(shí)間強(qiáng)度的進(jìn)一步發(fā)展是為硬化。3）硫鋁酸鹽水泥 硫鋁酸鹽水泥是以適當(dāng)成分的生料，經(jīng)煅燒所得以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的水泥熟料摻加不同量的石灰石、適當(dāng)石膏共同磨細(xì)制成，具有水硬性膠凝材料。本文采用鄭州中泰集團(tuán)生產(chǎn)的硫鋁酸鹽水泥，低堿度硅酸鹽水泥。 摻合料—粉煤灰粉煤灰(Fly ash)，是由燃煤熱電站煙囪收集的灰塵，一般地說，粉煤灰比水泥還細(xì)，且含有大量的球狀玻璃珠。粉煤灰的性能變化很大，而且與許多因素有關(guān)，例如煤的品種和質(zhì)量，煤粉細(xì)度，燃點(diǎn)，氧化條件，預(yù)處理及燃燒前的脫硫，粉煤灰的收集和存貯方法等。本文粉煤灰來自西固火電廠，主要化學(xué)成分見表21。粉煤灰對(duì)流動(dòng)度的影響主要從兩個(gè)方面:從物理方面：球狀顆粒的粉煤灰對(duì)砂漿的流動(dòng)可以起到滾珠潤(rùn)滑作用。從化學(xué)方面：由于粉煤灰與水泥相比初期水化反應(yīng)速度較低，因此，其對(duì)高效減水劑的吸附較少，這使得高效減水劑能夠充分用于提高砂漿的流動(dòng)度。表21 原材料化學(xué)成分(%)材料名稱SiO2Al2O3CaOFe2O3MgOSO3K2ONa2OLoss普通硅酸鹽水泥———脫硫石膏32粉煤灰20621040145319——硫鋁酸鹽水泥—— 化學(xué)外加劑—緩凝劑為了調(diào)整石膏基自流平砂漿的硬化時(shí)間，以滿足施工要求，必須加入緩凝劑。盡管緩凝劑的作用機(jī)理說法不一，但有一點(diǎn)已被證實(shí)，緩凝劑可以改變二水石膏晶體形貌，使晶體普遍粗化，從而顯著降低石膏硬化體的強(qiáng)度，進(jìn)而影響到石膏基自流平砂漿的強(qiáng)度，本研究采用檸檬酸鉀做緩凝劑。檸檬酸鉀對(duì)半水石膏的溶解度影響不大，其影響主要表現(xiàn)在抑制二水石膏晶核的形成與生長(zhǎng)方面。檸檬酸鉀通過絡(luò)合作用吸附在新生成的二水石膏晶胚上，降低晶胚的表面能，增加成核勢(shì)能壘，晶胚達(dá)到臨界成核尺寸時(shí)間延長(zhǎng)，石膏的誘導(dǎo)期相應(yīng)地延遲。同時(shí)，由于吸附作用，二水石膏成核機(jī)率和數(shù)量減少，離子在各晶面的疊合速率降低，晶體生長(zhǎng)延緩，晶核有充分的時(shí)間和空間發(fā)育生長(zhǎng)，因此晶體尺寸明顯粗化。 水自來水。 實(shí)驗(yàn)儀器及性能測(cè)試(1)稱量?jī)x器 電子天平：沈陽龍騰電子有限公司LD型電子天平，最大量程510g，準(zhǔn)確等級(jí)III。 量筒：最大量程500ml，最小刻度5ml。 臺(tái)秤：最大可稱量20kg，最小刻度50g。(2)成型儀器 凈漿攪拌機(jī)：無錫市建鼎建工儀器廠NJ60型水泥凈漿攪拌機(jī)，主要由攪拌葉、攪拌鍋和控制系統(tǒng)組成。攪拌葉在攪拌鍋內(nèi)可作旋轉(zhuǎn)方向相反的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，在豎直方向可以調(diào)節(jié)。攪拌鍋口內(nèi)徑130mm，深度95mm，可以