氨基酸类缓凝剂对脱硫石膏水化的影响

氨基酸类缓凝剂对脱硫石膏水化的影响

王颖;高鹿鸣

【摘要】The effect of different amino acid retarders on the hydration of β-hemihydrate desulfurization gypsum was investigated. The results show that the retarder 200P can immensely prolong the initial setting time and final setting time of gypsum,while its extension range is the most significant with the increasing of dosage. All retarders have good performance on promoting the initial slump flow of the gypsum slurry at a certain dosage.%研究了不同氨基酸类缓凝剂对β型半水脱硫石膏水化的作用效果.结果表明,缓凝剂200P能大幅延长脱硫石膏的初凝和终凝时间,且延长幅度随掺量的提高更为明显;在一定掺量下,几种缓凝剂均能有效提升石膏浆体的初始流动度.【期刊名称】《新型建筑材料》

【年(卷),期】2017(044)007

【总页数】3页(P21-23)

【关键词】氨基酸;缓凝剂;脱硫石膏;凝结时间;流动度

【作者】王颖;高鹿鸣

【作者单位】上海尚南贸易有限公司,上海 200003;上海尚南贸易有限公司,上海200003

【正文语种】中文

【中图分类】TU528.042.3

烟气脱硫石膏（FGD）是工厂含硫烟气与石灰石反应后进一步加工而成的产物。

随着人们对环境保护的重视以及对资源循环利用的关注，烟气脱硫石膏已成为重要的石膏制品原料，和天然石膏相比具有颗粒均匀、比表面积小、品位高等特点。烟气脱硫石膏经过煅烧加工，生成β型半水脱硫建筑石膏，可进一步用于室内抹灰、腻子、自流平、石膏板等石膏基产品。由于石膏在水化过程中凝结较快，经时流动度损失严重[1]，不利于加工成型，需掺加缓凝剂来改善其施工性。氨基酸类缓凝

剂含有蛋白质的基本结构单元，包括改性氨基酸、改性多肽、天然蛋白水解物等多种组成形式。和有机酸、无机盐相比，蛋白质及氨基酸类缓凝剂掺量低、效率高、对强度影响小[2]，极具研究价值。本文主要考察了3种市售氨基酸类缓凝剂对FGD石膏凝结时间、水化进程以及浆体初始流动度的影响，为石膏缓凝剂的深入

研发及合理应用提供参考。

1.1 原材料

石膏：β型烟气脱硫半水石膏粉，泰山石膏股份有限公司生产；缓凝剂A：氨基酸类化合物，化学纯；缓凝剂B：蛋白水解产物，化学纯；改性聚氨酸：Retardan 200P（以下简称200P），瑞士西卡集团（Sika）生产；水：自来水。

1.2 试验方法

初凝时间和终凝时间：采用超声透射法[3-4]进行测试，使用ZBL-U520非金属超

声检测仪，发射主频50 kHz；水化温升：在室温下将石膏粉按0.65水膏比加水

搅拌均匀，立即倒入带有温度计的保温杯中，开始计时，记录不同时间的水化温度，各温度与室温之差即为水化温升[5]；初始流动度：按GB/T 17669.4—1999规定的稠度测定法进行测试。本文所述掺量均为缓凝剂相对石膏的质量百分数。

2.1 缓凝剂对脱硫石膏凝结时间的影响（见图1）

由图1可见：

（1）掺加不同缓凝剂的β型半水脱硫石膏在水化过程中，穿透体系的超声速率随

时间变化曲线上均呈现2个明显的拐点。第1个拐点之前，超声速率变化不大，

仅随时间缓慢上升，对应FGD石膏的水化诱导期。2个拐点之间，超声速率随时

间延长迅速增大，说明体系组分正在发生显著改变，对应FGD石膏的水化加速期。第2个拐点之后，超声速率略微减小至基本恒定，表明水化反应减慢，趋于完成。2个拐点分别对应石膏的初凝时间和终凝时间。各曲线2个拐点的横坐标差值接近，均在20 min左右，说明各缓凝剂对石膏水化加速期影响不大，水膏比一定时，掺加不同种类、不同用量的氨基酸类缓凝剂，FGD石膏从初凝至终凝所需时间相近。（2）提高3种不同缓凝剂的掺量，初凝时间和终凝时间均有所延长，但延长幅度不同，如表1所示。

从表1可以看出，掺加缓凝剂A时，FGD石膏初终凝时间相对最短，缓凝剂A的掺量由0.006%增至0.012%时，初凝和终凝时间延长值均小于10 min；掺加

200P的石膏浆体，初终凝时间相对最长，且随着200P掺量的提高，初凝时间和

终凝时间延长值均超过30 min。延长初凝和终凝时间能明显改善石膏的施工性，也是接缝石膏、腻子石膏等石膏基砂浆的技术要求。

图2显示了缓凝剂A、缓凝剂B、200P等3种不同缓凝剂掺量对β型半水脱硫石膏终凝时间的影响。

从图2可见，在试验掺量范围内，FGD石膏的终凝时间随缓凝剂掺量的增加而延长，延长效果为200P＞缓凝剂B＞缓凝剂A。当200P掺量小于0.008%，每增

加0.001个百分点，终凝时间可延长近10 min。当掺量为0.010%时，添加200P 的FGD石膏，终凝时间长达98 min，而缓凝剂B和缓凝剂A只能使终凝时间分

别延长到38 min和31 min。200P的掺量为0.003%时，FGD石膏终凝时间为

40 min，而要达到相同的终凝时间，需掺加缓凝剂B和缓凝剂A的量分别为

0.011%和0.021%，分别为200P的3.7倍和7.0倍。

2.2 缓凝剂对脱硫石膏水化进程的影响（见图3）

石膏的水化结晶是放热过程。石膏与水刚开始接触时，会迅速放出部分溶解热，故初始水化温升并不为0。初凝后温度开始升高，终凝前后大量放热，温度峰值一般出现在终凝时间之后[6]。对比表1和图3中峰值位置不难发现这一点。如200P 掺量为0.006%时，石膏浆体初凝时间为47 min，温升曲线上升拐点出现在52 min；终凝时间为68 min，温升峰值出现在71 min。总的来说，水化温升曲线和超声速率－时间曲线有着一定的对应关系，反映了石膏的水化进程。

图3还显示，所有温升曲线在上升拐点之前是缓慢下降的，掺加200P的石膏由于初凝时间长，初凝前的降温趋势尤其明显。这是蛋白衍生物缓凝剂的特征，此类缓凝剂主要通过吸附和胶体保护抑制二水石膏晶核生长，阻碍半水石膏水化[7－8]，延长水化诱导期，从而起到缓凝作用。

2.3 缓凝剂对脱硫石膏浆体初始流动度的影响（见表2）

由表2可以看出，缓凝剂掺量为0.02%时，3种缓凝剂均能显著提高β型半水脱硫石膏浆体的初始流动度，且效果接近。当200P的掺量由0.02%增加到0.08%时，流动度先略有下降，后略微回升，但总体变化不大。这说明200P的掺量可能存在一个阈值，超过此阈值后，200P对初始流动度便不再有明显的贡献了。由于氨基酸类缓凝剂吸附在二水石膏颗粒表面形成保护性胶体，在抑制石膏水化、阻止絮凝结构形成的同时，使石膏浆体保留了大量游离水，故该类缓凝剂可能还有一定的减水作用。实际上，蛋白类衍生物，如干酪素，已被用作水泥基抹面砂浆和自流平砂浆的减水剂[9]。以蛋白质及氨基酸类物质为基础研发出高效实用的石膏缓凝剂兼减水剂，无疑是可行且有意义的。

随着缓凝剂掺量的增加，β型半水脱硫石膏的凝结时间相应延长，其中以改性聚氨酸为主要成分的200P缓凝效果最佳，较低的掺量即可有效抑制石膏的初期水化，大幅延长初凝和终凝时间。氨基酸缓凝剂A、蛋白水解物缓凝剂B和改性聚氨酸