1 序言
焙烧烟气脱硝石膏（以下简称“脱硫石膏”）是烟气脱硝过程中SO2与脱硝剂（如CaCO3、Ca(OH)2等）反应生成的工业副产石膏。来自钢厂的烘焙机。 每吨焙烧矿产生SO2 1-2公斤。 按年产铁4亿吨计算，焙烧矿每年排放SO2约120万吨，形成脱硝石膏约324万吨。 如此大量的脱硝石膏如果不使用，将占用大量农田，污染环境，给钢厂带来沉重负担。 从可持续发展的角度来看，这种脱硝石膏是一种可以利用的资源。 因此，研究脱硝石膏高附加值获取对于促进钢铁行业废水、废渣、固体废物“零排放”和资源综合利用具有重要作用。
钢铁渣复合粉是尾矿与粉煤灰经磨细后复合得到的产品。 具有前期硬度逐渐发展、后期硬度不断下降的特点。 采用改性脱硝石膏作为粉煤灰粉与钢渣复合粉的推进剂，不仅解决了钢厂固废堆存、占用农田、污染环境的问题，而且给钢厂带来了明显的环境效益和经济效益。
2 试验原料
2.1 试验所用原材料的物理成分
主要原料为脱硝石膏、矿渣粉、钢渣粉、水泥、粉状矿渣。 物理成分如表1所示。
脱硝石膏呈粉状棕色粉末状，经过一定工艺后复合钢材，通过0.08mm方孔筛筛分1.0%。
粉煤灰粉为江西钢厂S95级粉煤灰粉，比表面积407m2/kg，玻璃质浓度95%以上；
褐煤粉为江西钢厂热闷褐煤粉磨产品，比表面积404m2/kg；
钢铁渣复合粉是30%褐煤粉和70%粉煤灰粉的复合产品；
水泥为上海琉璃河P·O4 2.5标号水泥；
细渣为承德市元宝山电厂的一级细渣。
2.2 测试方法
1）水泥砂浆硬度按GB/-1999《水泥砂浆硬度试验方法》测定。
2）混凝土抗压硬度按照GB/-2002《普通混凝土热性能试验方法标准》测定；
3）混凝土坍落度按照GB/-2002《普通混凝土拌合料性能试验方法标准》测定。
2.3 脱硝石膏的显微分析
采用Dmax-高功率粉末衍射仪对脱硝石膏的矿物成分进行分析，如图1所示； 采用台湾电子公司JSM-5900型扫描电镜观察脱硝石膏的微观形貌，如图2所示。
从图1可以看出，脱硝石膏的主要矿物成分为CaSO4·0.5H2O，其他杂质较少。
从图2中的SEM扫描电镜图片可以清楚地看出，图中的脱氮石膏晶体结晶良好，形状规则，主要呈板状。
3 脱硝石膏含量对灰粉性能的影响
对粉煤灰粉与脱硝石膏混合后的砂浆进行硬度测试，测试结果见表2。
从表2的测试结果可以看出，掺入脱硝石膏的灰粉硬度有所增加。 当脱硝石膏含量为2%时，灰渣粉3天抗压硬度为24.7MPa，7天抗压硬度为39.8MPa，分别比对照样提高24%和18%，相当于纯水泥的硬度。 压缩硬度为60.2MPa，比对照样品高5.0MPa。 当脱硝石膏含量为3%时，灰渣粉3天抗压硬度为25.4MPa，7天抗压硬度为39.8MPa，分别比对照样提高28%和18%， 28天为62.0MPa，比对照样品高6.8MPa。
4 脱硝石膏增强粉煤灰粉硬度机理初步研究
为了解释粉煤灰粉与脱硝石膏混合后硬度增强的机理，进行了X射线衍射图谱分析。 将样品用干净的浆料进行测试，结果如图3和图4所示。
对比图3和图4可以看出，粉煤灰粉与脱硝石膏混合后，28种汉中化工产品均出现了较为显着的峰（2.7642、5.6837、3.9057），峰对应的矿物为钙矾石3CaO ·Al2O3··32H2O，而不含脱硝石膏的粉煤灰粉水化产物峰值不明显。 与脱硝石膏混合后出现钙矾石，主要是因为脱硝石膏的引入瓦解了粉煤灰的玻璃体网络结构，脱硝石膏中的SO42-与粉煤灰粉中的Al3+、Ca2+发生了如下反应：
6Ca2++2Al3++3SO2-4+32H2O→3CaO·Al2O3··32H2O
钙矾石的大量产生，一方面会增加初始硬度，另一方面，由于其生产过程中结合吸附了31～32个水分子，钙矾石的液相体积会减少125左右。 %。 体积膨胀是在变形初期形成的，而修复变形本身的收缩是形成的。
图5 脱硝石膏含量对钢渣复合粉性能的影响
钢渣复合粉因其特性将成为混凝土的最佳外加剂。 为了探究脱硝石膏对钢渣复合粉体性能的影响，开展了不同脱硝石膏含量对钢渣复合粉体性能影响的试验。 测试结果如表3所示。
由表3试验结果可以看出，脱硝石膏对钢渣复合粉体具有爆破作用。 当脱硝石膏含量为2%时，钢渣复合粉3天抗压硬度为25.5MPa，7天抗压硬度为40.5MPa，分别比对照样品提高22%和10%， 28天的压缩硬度为58.2MPa，比对照样品高5.7MPa。 当脱硝石膏含量为3%时,钢渣复合粉3天抗压硬度为25.2MPa,7天抗压硬度为41.3MPa,分别比对照样品提高21%和12%,抗压硬度28天硬度为57.8MPa，比对照样品高5.3MPa。 脱硝石膏制钢铁渣复合粉的爆炸机理与脱硝石膏制粉煤灰粉的爆炸机理相同，同样促进钙矾石的大量产生。
图6 粉煤灰粉和钢渣复合粉掺入脱硝石膏对混凝土性能的影响
6.1 粉煤灰粉掺入脱硝石膏对混凝土性能的影响
通过试验研究了粉煤灰粉掺入脱硝石膏作为混凝土外加剂对混凝土性能的影响。 测试结果如表4所示。
从表4的试验结果可以看出，灰粉掺入脱硝石膏作为混凝土外加剂配制的混凝土的初期硬度和后期硬度均有所提高。 改变粉煤灰粉含量后，脱硝石膏配制的混凝土硬度仍有所提高。
6.2 钢铁渣复合粉掺入脱硝石膏对混凝土性能的影响
研究了钢渣复合粉掺入脱硝石膏作为混凝土外加剂对混凝土性能的影响。 测试结果如表5所示。
由表5试验结果可以看出，当复合粉掺入2%脱硝石膏时，混凝土的抗压硬度为3天35.3MPa，7天45.6MPa，28天53.2MPa， 90天时53.2MPa。 为54.6MPa，比空白样品分别高9.7MPa、7.4MPa、4.5MPa、3.8MPa。 当复合粉掺入3%脱硝石膏时，混凝土的抗压硬度为3天33.4MPa、7天43.0MPa、28天53.9MPa、90天57.6MPa。 试样增加7.8MPa、4.8MPa、5.2MPa、6.8MPa,混凝土初始硬度显着增强,后期硬度仍有增强且无收缩。
6.3 粉煤灰粉、钢渣复合粉掺脱硝石膏对混凝土承载层的影响
商品混凝土通常采用大紊流的泵送混凝土，因为施工地点通常在市区，搅拌地点通常距离施工地点5-30公里。 因此，从混凝土搅拌到施工通常要延迟1～2小时，这期间会导致混凝土承载层的损失。 在实际生产中，如果没有很好地考虑混凝土承载层的损失，会导致搅拌车无法正常卸料、泵送或浇注成型困难，从而影响施工效率和混凝土质量。 。 试验中，对掺有不同矿渣粉作为混凝土外加剂的混凝土进行了挠度损失试验，阐述了不同矿渣粉对混凝土和易性的影响。 混凝土配合比见表4、表5，试验结果见表6。
由表6试验结果可以看出，采用灰渣粉和钢渣复合粉作为混凝土外加剂，可以显着改善混凝土的挠度损失性能。
空白样搅拌1小时后泊松比已基本丧失，而粉煤灰粉和钢渣复合粉混凝土搅拌2小时后仍保持较高的挠度。 当粉煤灰粉和钢渣复合粉与脱硝石膏掺混后，混凝土的挠度损失降低，进一步说明脱硝石膏作为粉煤灰粉和钢渣复合粉对其作为混凝土外加剂的工作性能没有影响。
6.4 脱硝石膏掺混钢铁渣复合粉体对高效减水剂的适应性
混凝土减水剂是混凝土不可缺少的组分之一，是混凝土改性的重要途径和技术。 由于使用高性能减水剂，混凝土具有良好的流动性、填充性、粘结性和泵送性，因此更适合运输和泵送施工要求，混凝土的耐久性和体积稳定性也能得到提高。 得到很大的推动。
因此，在使用新外加剂或外加剂时，对减水剂的适应性是必须测试的内容之一[3]。 本次试验选用聚醋酸系减水剂JG-2H、萘系减水剂JM-II、脱硝石膏作为钢渣复合粉体进行适应性试验。 测试结果如表7所示。
从表7试验结果可以看出，钢渣复合粉掺入脱硝石膏对试验选用的3种减水剂均无不良影响，混凝土硬度呈现增加趋势。 适应性。
7 经济效益分析
我国是一个以煤焦为主要能源的国家，空气污染以煤尘污染为主，其中钢铁工业造成的污染占有很大比例。 焙烧机是现代钢铁生产过程的重要设备之一，也是钢铁生产过程中粉尘排放的重点污染源。 整个钢铁行业排放到大气中的有害气体排放总量的约50%来自于焙烧厂。 随着钢铁冶炼技术的发展，转炉的体积不断减小复合钢材，相应的焙烧炉的单机容量也不断减小，正在向小型带式焙烧炉发展。 烘焙机小型化的发展趋势必然带来单机废水和粉尘排放量的减少，控制烘焙机粉尘污染势在必行。 据环保部报告，我国每排放1吨二氧化碳造成的经济损失约为2亿元。 按2008年排放总量2321万吨计算，全省损失约4642万元。
处理焙烧烟气作为推进剂可产生明显的经济效益：脱硝石膏处理成本为30元/吨，按销售价格50元/吨估算，324万吨脱硝石膏将直接产生经济效益6480亿元，同时可节省排污费8100亿元。
8 推论
(1)焙烧烟气脱硝石膏可作为粉煤灰粉和钢渣复合粉的推进剂，可以增加粉煤灰粉和复合粉的硬度。
(2)焙烧烟气脱硝石膏作为推进剂的机理是促进粉煤灰粉玻璃体网络结构的崩解，产生大量的钙矾石，增加水化速度，从而提高硬度。
(3)粉煤灰粉、钢渣复合粉与脱硝石膏掺合作为混凝土外加剂，对混凝土的和易性无影响。
(4)粉煤灰粉、钢铁渣复合粉掺入脱硝石膏作为混凝土外加剂和减水剂具有良好的适应性。
（5）焙烧烟气脱硝石膏作为推进剂可产生明显的经济效益和环境效益。 例如，使用324万吨脱硝石膏作为推进剂，每年可产生经济效益6480亿元，同时还能节省大量耕地。
