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根據(jù)煅燒工藝及用途的不同，脫硫建筑石膏中各相所占比例各不相同，各相的比例會對脫硫建筑石膏的性能產(chǎn)生影響。

2.1 殘余二水石膏含量對脫硫建筑石膏性能的影響

脫硫建筑石膏中殘余的二水石膏在其水化過程中起到晶核的作用，若煅燒產(chǎn)物中存在較多的二水石膏，容易產(chǎn)生快凝等現(xiàn)象。試驗選擇 III 型無水石膏含量為 0 并且石膏純度在 95％ 以上的脫硫建筑石膏，所測得的殘余二水石膏含量與對應(yīng)的脫硫建筑石膏性能列于表 1 中。從表 1 和圖1 可以看出，初凝和終凝時間隨著殘余二水石膏含量的增加均減少；當(dāng)二水相含量由 2.21％ 增加至 8.92％ 時，初凝時間減少 13 min，終凝時間減少 15 min；當(dāng)二水相含量過高時，脫硫建筑石膏的 2 h 抗壓強度及抗折強度較低。

 

表 1 殘余二水石膏對脫硫建筑石膏性能的影響

編號	標(biāo)稠/％	初凝/min	終凝/min	抗折強度/MPa	抗壓強度/MPa	二水石膏/％
SQ-1	58	20	24	3.52	7.86	2.21
SQ-2	60	14	19	3.88	8.44	2.91
SQ-3	61	12	18	3.72	9.91	3.19
SQ-4	63	11	13	3.32	7.19	6.57
SQ-5	60	7	9	3.48	8.13	8.92
SQ-6	63	5	8	2.90	6.25	20.04

 

圖 1 二水石膏對凝結(jié)時間的影響

 

但脫硫建筑石膏凝結(jié)時間受諸多因素的影響，所以有時脫硫建筑石膏內(nèi)二水石膏含量對凝結(jié)時間的影響很難準(zhǔn)確獲得。當(dāng)通過添加緩凝劑后，絕大部分二水石膏含量較低的脫硫建筑石膏的凝結(jié)時間可顯著延長；當(dāng)脫硫建筑石膏內(nèi)二水相含量較高時，同等的摻量對延長石膏的凝結(jié)時間效果并不理想。不同二水石膏含量情況下，加 SC 石膏緩凝劑及未加緩凝劑的脫硫建筑石膏凝結(jié)時間見表 2 及圖 2。當(dāng)殘余二水石膏含量 < 4.0％ 時，在石膏內(nèi)摻入 0.2％～0.3％SC 石膏緩凝劑后，石膏的凝結(jié)時間至少延長至原來的 3 倍以上，初凝時間能達(dá)到 1 h 以上；當(dāng)殘余二水石膏含量 >4.0％時，即使有的空白樣的凝結(jié)時間也能達(dá)到 6 min以上，但摻入 0.2％～0.3％SC 后，凝結(jié)時間與原來差別不大，且終凝時間普遍偏短，此時，即使是摻入成倍乃至更多量的緩凝劑也不能達(dá)到理想的凝結(jié)時間，見表 3。

 

表 2 SC 緩凝劑對脫硫建筑石膏凝結(jié)時間的影響

序號	二水石膏/％	標(biāo)稠/％	空白樣		加0.2~0.3％SC
			初凝/min	終凝/min	初凝/min	終凝/min
1	0.60	53	6	7	61	71
2	1.33	55	13	16	70	78
3	1.82	46	9	11	63	70
4	2.21	41	12	15	80	86
5	2.81	50	7	8	51	60
6	3.34	45	15	20	63	68
7	4.32	40	4	5	11	13
8	8.92	50	7	9	21	25
9	16.78	49	5	8	13	19
10	16.95	50	7	10	10	14

圖 2 摻 SC 緩凝劑后凝結(jié)時間與殘余二水石膏之間關(guān)系

 

表 3 緩凝劑摻量對凝結(jié)時間的影響

編號	二水石膏/％	緩凝劑/％		標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散度/％	凝結(jié)時間/min
		SC	WC		初凝	終凝
1	7.8	-	-	65	2	4
2	7.8	0.2	0.5	65	3	5
3	7.8	0.8	0.5	65	10	16

2.2 過燒的 III 型無水石膏對脫硫建筑石膏性能的影響

經(jīng)過煅燒的脫硫建筑石膏，由于含有一定量的性質(zhì)不穩(wěn)定的無水石膏和少量的二水石膏，使得物相組成不穩(wěn)、分散度大、吸附活性高，導(dǎo)致粉體標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增加、強度降低、凝結(jié)時間不穩(wěn)定，此時脫硫建筑石膏需要陳化，以改善其物理性能。陳化對脫硫建筑石膏凝結(jié)時間的改善效果見表 4。

 

表 4 陳化對脫硫建筑石膏凝結(jié)時間的影響

無水相/％	半水相/％	二水相/％	加0.2％SC+0.5％WC		注釋
			初凝/min	終凝/min
7.73	78.66	3.40	45	51	未經(jīng)陳化
0	88.21	3.54	69	78	陳化1晚

但是當(dāng)脫硫建筑石膏粉中 III 型無水石膏含量較高，且二水石膏含量也較高時，陳化雖然能減少無水石膏的含量，但是并不能對其性能起到明顯的改善，尤其是凝結(jié)時間，因為二水石膏含量高，其減弱緩凝劑的緩凝效果，使加入緩凝劑的石膏凝結(jié)時間不會發(fā)生明顯的變化。

根據(jù)石膏的不同用途，所需脫硫建筑石膏的各相比例是不一樣的。如果是生產(chǎn)石膏建材制品，如各種石膏板、砌塊等，希望的脫硫建筑石膏中二水石膏含量較高，此時建筑石膏的凝結(jié)時間較短，可提高生產(chǎn)模具的周轉(zhuǎn)率或生產(chǎn)線上制品的產(chǎn)量；如果是生產(chǎn)粉體石膏建材，如粉刷石膏、石膏黏結(jié)劑、石膏接縫材料等，希望脫硫石膏煅燒產(chǎn)品中絕大部分為半水石膏、極少量的過燒無水石膏Ⅲ和欠燒二水石膏，此時生產(chǎn)的脫硫建筑石膏凝結(jié)硬化較慢，有利于減少外加劑的摻量，降低生產(chǎn)成本。因此，生產(chǎn)過程中需根據(jù)自身的需要選擇合適的煅燒設(shè)備，合理控制煅燒工藝。

2.3 相分析在煅燒設(shè)備及煅燒工藝選擇中的應(yīng)用

脫硫建筑石膏生產(chǎn)采用干法煅燒石膏工藝。按加熱方式，可分為間接加熱和直接加熱；按出料方式，可分為間接出料和連續(xù)出料；按煅燒脫水速度，可分為慢速和快速煅燒。20 世紀(jì) 60 年代上主要采用慢燒型間歇炒鍋和外燒式回轉(zhuǎn)窯，70~80 年代發(fā)展了連續(xù)炒鍋和錐形炒鍋，回轉(zhuǎn)窯也從外燒式發(fā)展成內(nèi)燒式煅燒。隨著石膏工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，為滿足石膏建材制品生產(chǎn)線的運行速度，增加產(chǎn)量，目前發(fā)展了氣流式快速煅燒工藝及其相關(guān)的氣流式煅燒磨設(shè)備。由 2.2 節(jié)的分析，如果是生產(chǎn)石膏建材制品，宜采用快速煅燒設(shè)備，縮短生產(chǎn)周期；如果是生產(chǎn)粉體石膏建材，宜選用慢速煅燒設(shè)備。

以用于粉體石膏砂漿的脫硫建筑石膏的煅燒為例，采用低溫間接換熱煅燒，石膏不易過燒，煅燒出的建筑石膏中不再含有可溶性 III 型無水石膏，大部分為半水石膏。但有時受料流的穩(wěn)定性、二水石膏的純度等因素的影響，制備出的建筑石膏中二水石膏含量會偏高，會出現(xiàn)初凝時間偏短；通過進(jìn)一步調(diào)節(jié)煅燒溫度可使脫硫建筑石膏的二水相減少，半水相含量提高，使石膏相組成相對穩(wěn)定，提高脫硫建筑石膏的性能，見表 5 和表 6 。

 

表 5 煅燒溫度對脫硫建筑石膏相組成的影響

編號	煅燒溫度/℃	吸附水/％	無水石膏/％	半水石膏/％	二水石膏/％
SB-1	147	0.44	0	86.43	3.35
SB-2	135	0.27	0	83.56	6.57
SB-3	130	0.35	0	80.80	8.92
SB-4	120	0.11	0	75.61	16.92

 

表 6 煅燒溫度對脫硫建筑石膏凝結(jié)時間及 2 h 強度的影響

編號	煅燒溫度/℃	初凝/min	終凝/％	摻0.2％SC+0.5％WC		抗折強度/MPa	抗壓強度/MPa
				初凝/min	終凝/％
SB-1	147	24	30	63	71	3.6	6.6
SB-1	135	11	13	22	27	3.3	7.2
SB-1	130	7	9	21	25	3.5	8.1
SB-1	120	7	10	10	14	3.2	8.2

由于煅燒溫度的升高導(dǎo)致二水相含量減少，使煅燒出的脫硫建筑石膏的凝結(jié)時間變長， 其 2 h 強度比快凝的脫硫建筑石膏強度低，但是這并不意味著其性能劣于二水石膏含量高、凝結(jié)時間短的脫硫建筑石膏。從表 7 可以看出，凝結(jié)時間長的脫硫建筑石膏絕干強度高于快凝的石膏，其更適合用于粉體石膏砂漿。因此，選擇合適的煅燒溫度可使脫硫建筑石膏的二水相減少，凝結(jié)時間增長，絕干強度增加。

 

表 7 煅燒溫度對脫硫建筑石膏絕干強度的影響

編號	煅燒溫度/℃	二水石膏/％	初凝/min	2h 抗折強度/MPa	2h 抗壓強度/MPa	絕干抗折強度/MPa	絕干抗壓強度/MPa
SB-5	153	2.91	20	3.12	6.61	7.53	23.57
SB-6	133	5.98	14	3.8	8.44	6.63	19.24

 

在煅燒溫度范圍內(nèi)，煅燒時間的長短決定了脫硫建筑石膏粉中無水相與二水相的含量。煅燒時間過短會導(dǎo)致其中的二水相含量偏高，煅燒時間過長會導(dǎo)致其中的無水相含量偏高，這就需要一定的陳化時間。因此根據(jù)不同用途的脫硫建筑石膏的性能要求來進(jìn)行其相組成設(shè)計，有利于煅燒設(shè)備及煅燒工藝的改進(jìn)。