水泥中用的石膏知识

一、石膏作用及缓凝机理

水泥生产的最后一道工序是水泥孰料与石膏一起粉磨，其中石膏（二水酸钙）一般添加5%左右（折合SO3为1~3%），是起缓凝作用的。水泥中矿物铝酸三钙（C3A）水化速度非常快，如果不加石膏缓凝，水泥的凝结时间会非常短甚至发生闪凝。

石膏之所以能够缓凝，是因为二水硫酸钙能够快速溶解，并迅速与铝酸三钙水化产生的凝胶反应生成钙矾石，包裹在铝酸三钙矿物颗粒的表面，起到隔离水的作用，从而延缓铝酸三钙的进一步水化反应。

水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下：①硅酸三钙水化硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 ②硅酸二钙的水化β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。③铝酸三钙的水化铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若

石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。④铁相固溶体的水化水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。

二、石膏的各种形态

石膏有六种形态：

1、二水石膏，CaS04 2H2 0，溶解性最好，缓凝效果也最好。

2、半水石膏CaS04 1/2H2 0，105~180℃。半水硫酸钙的缓凝作用波动较大。

3、Ⅲ型无水石膏，200~310℃。

4、Ⅱ型无水石膏，350~1000℃，难溶或不溶，基本起不到缓凝作用。

5、Ⅰ型无水石膏，1120℃开始转化，1180℃稳定存在，温度降低则转化为Ⅱ型无水石膏。

6、液态，熔融温度1450℃。

三、各种工业副产石膏

1、烟气脱硫石膏

又称硫石膏，英文简称FGD石膏，是对含硫燃料(煤、油等)燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理得到的工业副产品石膏，由烟气

中的SO 和CaCO 或者CaO发生反应而得到

将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，这个二水石膏的分子式是CaS04 2H2 0，二个结晶水的硫酸钙晶体，就是脱硫石膏。

脱硫石膏优点，脱硫石膏是来自排烟脱硫工业，颗粒细小、品位高的湿态二水硫酸钙晶体。第一：纯度高，二水硫酸钙含量可调节，与天然石膏相比杂质少，品质高；第二：脱硫石膏的微观结构使其需水少、水分蒸发后形成孔洞小，力学上有优势，且含氯离子等有腐蚀性杂质少，从而可提高强度和耐久性。

2、磷石膏

磷石膏:是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣,其主要成分为硫酸钙。

主要成份为：CaSO4•2H2O，此外还含有多种其他杂质。同时，生产过程中，溶液中的HPO4-2根取代石膏晶格中部分SO4-2。

磷石膏杂质分两大类

不溶性杂质：如石英、未分解的磷灰石、不溶性P2O5、共晶P2O5、氟化物及氟、铝、镁的磷酸盐和硫酸盐。

可溶性杂质：如水溶性P2O5，溶解度较低的氟化物和硫酸盐。

此外，磷石膏中还含砷、铜、锌、铁、锰、铅、镉、汞及放射性元素。均极其微量，且大多数为不溶性固体，其危害性可忽略不计。磷石膏中所含氟化物、游离磷酸、P2O5、磷酸盐等杂质是导致磷石膏在堆存过程中造成环境污染的主要因素。磷石膏的大量堆存，不公侵占了土地资源，由于风蚀、雨蚀造成了大气、水系及土壤的污染。长时间接触磷石膏，当然可能导致人的死亡或病变。

3、氟石膏

氟石膏是在氢氟酸生产过程中,由硫酸与萤石反应产出的以含硫酸钙为主的废渣,主要产自无机氟化物和有机氟化物生产厂及其它氢氟酸生产厂。

在萤石(CaF2)与硫酸(H SO4)制取氢氟酸(HF)过程中的副产品，含有少量的caF2(一般在6．5％左右)，用作缓凝剂的氟石膏在水泥中掺量为4．0％～4．5％，则caF2在水泥中的含量仅为0．3％左右。