硬石膏在水泥生产中的应用研究

硬石膏在水泥生产中的应用研究

何志棋

梅州市塔牌集团蕉岭鑫达旋窑水泥有限公司塔牌股票代码：002233广东梅州514100

摘要：本文主要针对硬石膏在水泥生产中的应用研究展开了探讨，通过结合具体的试验，介绍了试验的原料及方法，并对试验所得结果作了详细的阐述和系统的分析，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：硬石膏；水泥生产；应用

引言

硬石膏，是一种硫酸盐矿物，它的成分为无水硫酸钙，主要用作建材原料、化工原料、填料等。由于水泥用户对水泥性能要求进一步提高，这就要进一步改善水泥的生产质量。而将硬石膏加入水泥生产中，能提升水泥的凝结和硬化性能，值得推广借鉴。基于此，本文就硬石膏在水泥生产中的应用研究进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

1试验原料及方法

1.1石膏

试验所用石膏为一级石膏和龙池镇硬石膏两种天然石膏，采用Φ500mm×500mm统一小磨粉磨后将石膏粉中大于0.08mm样筛除，并用二水石膏粉在110℃烘箱中烘制1h制得半水石膏，对不同形态石膏分别进行了化学成分和矿物组成分析。石膏化学成分见表1，矿物组成见表2。

表1石膏化学成分%

表2石膏矿物组成%

1.2熟料

试验所用熟料为我公司5000t/d新型干法线生产通用硅酸盐熟料，采用统一小磨将熟料粉磨，比表面积为（350±10）m2/kg，熟料的化学成分见表3，矿物组成见表4。熟料X射线衍射图谱如图1所示。

表3熟料化学成分%

表4熟料矿物组成（XRD分析）%

图1熟料X射线衍射图谱

1.3主要试验方法

将石膏粉、熟料粉按不同配比配制成试验水泥，按GB/T1346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》、GB/T17671—1999《水泥胶砂强度检验方法》进行物理性能试验。

2试验结果和讨论

2.1不同形态石膏对水泥物理性能的影响

2.1.1同一形态石膏单掺

同一形态石膏不同掺量对水泥性能影响试验结果见表5，从表5中的数据可知：

（1）二水石膏、硬石膏的掺量变化对水泥标准稠度用水量几乎无影响，但掺半水石膏时水泥标准稠度用水量随其掺量增加而增加。

（2）随着二水石膏、硬石膏掺量的提高水泥凝结时间总体呈上升趋势，但总体变化较小，而掺半水石膏其凝结时间随掺量的提高呈现下降趋势。

（3）水泥强度随石膏掺量的增加而增加，二水石膏、硬石膏掺量为5%，半水石膏掺量为4.5%时，强度最高，石膏掺量进一步增加后强度反而下降；使用二水石膏其后期强度增长最好，使用硬石膏早期强度高，但后期强度增长变差，使用半水石膏3d和28d强度均最差。

表5同一形态石膏不同掺量对水泥性能的影响

2.1.2不同形态石膏复掺

不同形态石膏复掺对水泥性能影响试验结果见表6，从表6的数据可知：

（1）水泥中半水石膏含量高时，水泥标准稠度用水量会略有提高。

（2）三种形态石膏以不同比例配制硅酸盐水泥，其凝结时间表现出一定的差异，但变化幅度较小，总体对水泥性能无较大影响。

（3）三种形态石膏按不同的比例复配后与等量（95%）的熟料配制成的水泥强度变化规律性不强。石膏复掺后提高水泥中硬石膏掺量对水泥强度影响不明显。

表6不同形态石膏复掺对水泥性能的影响

2.2不同形态石膏对水泥与外加剂相容性的影响

2.2.1同一形态石膏单掺

水泥与外加剂相容性采用净浆流动度试验进行评判，试验中采用聚羧酸型外加剂按相同掺量进行对比试验，试验结果见表7。从表7的试验数据可知：相同石膏掺量时，加入硬石膏的硅酸盐水泥其初始流动度最高，其次为二水石膏，最差的是半水石膏；二水石膏掺量在5%、硬石膏掺量在3%时初始和1h经时流动度较好，半水石膏掺量在3%时对流动度无影响，但随其掺量增加初始流动度大幅下降，掺量达6%时初始无流动。

表7同一形态石膏单掺对水泥净浆流动度的影响

2.2.2不同形态石膏复掺

不同形态石膏复掺对水泥净浆流动度的影响试验结果见表8。由表8的数据可知，三种形态石膏复掺时，水泥中半水石膏掺量比例越高其初始流动度越低，二水石膏掺量比例越高其初始流动度越高，硬石膏在水泥中掺量占3%时其初始流动度处于中等水平，但1h后其流动度增长较好。

表8不同形态石膏复掺对水泥净浆流动度的影响

2.3石膏脱水性能

在水泥生产中，天然石膏以CaSO4·2H2O、CaSO4两种形态存在，但在水泥粉磨过程中受磨内温度影响二水石膏往往会脱水形成半水石膏，为进一步了解二水石膏脱水情况，采用烘箱对其加热，根据其质量损失评判其失水情况，试验结果见表9。从表9的数据可知：60℃时二水石膏结晶水开始缓慢失去；当温度达到100℃，烘制时间达40min后，二水石膏结晶水失去5.91%，占总结晶水的30.8%；当温度达到110℃，烘制时间达40min后，二水石膏结晶水失去9.58%，占总结晶水的49.92%；当温度上升到120℃，烘制时间10min，二水石膏结晶水失去12.97%，占总结晶水的67.59%，说明温度达120℃后石膏结晶水迅速失去。在水泥生产中，水泥在磨内停留时间约20min，为此要控制二水石膏大量脱水，应将粉磨温度控制在110℃较佳。

表9二水石膏在不同温度和时间条件下失去的结晶水量%

3生产试验

为证明不同结晶水含量的石膏对水泥性能的影响，我公司选用了结晶水含量分别为8.3%、4.9%、14.9%的三种石膏进行了大磨生产试验，试验结果见表10。从表10的数据可知：采用结晶水含量高的石膏，水泥中半水石膏含量高；三种石膏生产的水泥凝结时间均满足要求，且采用结晶水含量为8.3%的石膏生产的水泥3d和28d强度最佳。在水泥与外加剂相容性方面，采用同一聚羧酸型外加剂相同配合比下，混凝土工作性能差异较小。

采用结晶水含量5%～8%的石膏生产的水泥，各项性能满足要求；而采用CaSO4·2H2O含量高的石膏进行水泥生产，水泥粉磨温度过高时，易造成大量石膏脱水形成半水石膏，影响水泥与外加剂相容性，为此在生产中我公司降低石膏使用品位，将石膏结晶水采购指标从以前要求大于11.5%调整为5%～8%，石膏采购价格也随之降低。

表10采用不同结晶水含量的石膏大磨生产试验样品检测数据

4结论

综上所述，硬石膏在水泥生产中的应用，可以极大的提高水泥的凝结和硬化等性能，对水泥生产质量有着非常好的帮助。而本文通过结合具体的试验研究，对硬石膏在水泥生产的应用作了系统的分析，相信能为推动水泥的生产带来有效的意义。

参考文献：

[1]许林青、周富涛、石宗利.利用磷石膏制备硬石膏水泥的研究[J].硅酸盐通报.2010（29）.

[2]丁汝斌、丁竑广.硬石膏生产硫酸和水泥的方法及发展前景[J].硫酸工业.2008（06）.