储存温度和时间对脱硫石膏脱水和水泥性能的影响.docx

储存温度和时间对脱硫石膏脱水和水泥性能的影响摘要：使用X射线全谱衍射拟合法定量测试了不同存储温度和时间下脱硫石膏的脱水比例并对比了不同形态石膏比例对水泥相关性能的影响。结果表明存储时间和温度都会影响脱硫石膏的脱水在一定温度下存储时间长会引起水泥强度的降低脱硫石膏中二水石膏相在50%~75%转变为半水石膏相时将有助于水泥强度增长。石膏是粉磨水泥过程当中添加的一种缓凝剂起到控制水泥凝结时间和改善水泥性能的作用。球磨机在粉磨水泥的过程当中会产生大量的热使磨内温度达到100℃以上开路磨出磨水泥温度可到130~140℃引起石膏中的二水石膏脱水转变为半水石膏或无水石膏从而影响水泥的相关性能。近期部分生产企业反馈在实际生产过程当中出现了出磨成品水泥和出厂成品水泥强度“丢失”现象严重时28d抗压强度会相差3~5MPa[1]。强度的“丢失”是否与石膏脱水有关本文就此问题开展了相关的探讨工作结果供同行参考。1温度对脱硫石膏脱水比例的影响关于温度对石膏脱水比例的影响通常以石膏的失水质量转换为半水石膏的比例笔者对比过使用失重法和XRD全谱衍射拟合法定量石膏中半水石膏含量的差别结果见表1结果表明两种测试方法较接近均可准确得出石膏中因失水而转换的半水石膏的比例。但失水比例法需要以低温（40~60℃）将石膏烘干至恒定的质量反复测定以此为基准值且是一个间接转换推算过程；XRD全谱定量法以实测的全角度谱图和结构晶型参数直接得到[2]。本文将采用XRD测定不同温度下石膏脱水比例。图1常温下脱硫石膏的物相组成脱硫石膏因其价格低廉已广泛替代天然石膏用在水泥中。因此本文选取脱硫石膏作为研究对象首先测试了常温下（20℃）脱硫石膏的物相组成如图1。从图1中可看出常温时脱硫石膏中物相为二水石膏（CaSO4·2H2O）和少量石英相（SiO2）不存在半水石膏或无水石膏相。参考相关资料[3]和生产实践物料在磨机内时间约10min且出磨物料温度在100~140℃。为尽量模拟实际生产选定在100℃、110℃、120℃、130℃、140℃下将比表面积为391.8m2/kg脱硫石膏存储10min后将试样取出后在干燥器中降至常温使用DX-2700型转靶X射线衍射仪设定扫描角度范围10°~70°采用步进扫描方式步长0.02°每步停留时间3s每个样品测试3h达到准确定性定量分析二水石膏和半水石膏的比例结果见表2和图2。表2不同温度下石膏脱水形成半水石膏比例图2不同温度下存储10min后脱硫石膏的衍射谱图图2和表2的结果表明：在100℃下二水石膏并未出现脱水情况随着温度的升高当温度升高到110℃时出现了半水石膏物相说明在100~110℃间的某个温度脱硫石膏开始脱水形成部分半水石膏；温度升高到130℃二水石膏的衍射峰强度渐渐降低半水石膏衍射峰渐渐增强说明越来越多的二水石膏脱水形成了半水石膏全谱拟合定量结果显示半水石膏比例62.8%；温度达到140℃时二水石膏的衍射峰消失半水石膏峰最强表明在130~140℃下二水石膏全部转化为半水石膏。需要说明的是石膏在粉磨过程当中是渐渐磨细和升温的过程且不同工艺配置时会影响石膏在磨机内部的停留时间较难准确模拟石膏实际在磨内脱水比例情况。但上述试验结果说明在粉磨水泥的过程当中如果温度达到100~110℃间的某个温度就会出现二水石膏向半水石膏的转变温度越高转换的比例越多。石膏的形态转变是否是引起成品水泥强度“丢失”的原因在同样对比条件下测试了几组不同比例石膏形态对水泥性能的影响结果见表3。表3不同比例石膏形态对水泥性能的影响注：采用同一P·O42.5水泥配比熟料∶石膏∶粉煤灰∶石子=80%∶5%∶7%∶8%E组样品试验过程当中出现了假凝现象。表3的结果表明二水石膏在一定范围以内转变（50%~75%）为半水石膏并不会导致强度损失还有助于强度增长。当石膏全部为半水石膏后会引起水泥出现假凝现象28d强度也降低。而实际出厂成品水泥强度“丢失”过程当中并未出现假凝现象。既然粉磨工艺阶段未导致强度“丢失”强度“丢失”有可能与库内存储有关。2存储温度和时间对石膏脱水和水泥性能的影响既然温度不同会影响石膏失水比例同样在一定温度下存储时间不同也会影响石膏脱水的比例。通过了解相关企业实际情况当水泥销售不好时水泥的库存时间就会长达5d以上因此进行了在90℃、80℃、70℃和60℃存储不同时间后脱硫石膏失水比例的试验结果见表4。表4不同温度下存储时间不同时形成半水石膏的比例表4的结果说明即使入库温度低于100℃如果在库内温度≥70℃时存储时间长也同样会引起脱硫石膏的脱水存储时间越长脱水形成的半水石膏越多。而当存储温度达到60℃时存储5d也未出现脱水现象。如果在库内水分不能及时得到排除可能就会与磨细的熟料粉发生