烧结烟气脱硫石膏（以下简称“脱硫石膏”）是烟气脱硫过程中SO2与脱硫剂（如CaCO3、Ca(OH)2等）反应生成的工业副产石膏。钢铁厂的烧结机。 每吨烧结矿产生1～2公斤SO2。 以年产4亿吨铁计算，烧结矿每年排放SO2约120万吨，产生脱硫石膏约324万吨。 如此大量的脱硫石膏如果不加以利用，将占用大量土地，污染环境，给钢厂带来沉重负担。 从可持续发展的角度来看，这些脱硫石膏都是可利用的资源。 因此，研究脱硫石膏的高附加值利用，对于促进钢铁行业废气、废渣、固体废物“零排放”和资源综合利用具有重要作用。
钢渣复合粉是将钢渣和矿渣粉磨得到的产品。 具有前期力量发展缓慢、后期力量持续增长的特点。 采用改性脱硫石膏作为矿渣粉和钢渣复合粉的活化剂，不仅解决了钢厂固废储存占用土地、污染环境的问题，而且给钢厂带来了显着的环境效益和效益。 经济效益。
2 试验原料
2.1 检测用原材料化学成分
主要原料包括脱硫石膏、矿渣粉、钢渣粉、水泥、粉煤灰等。 化学成分见表1。
脱硫石膏为粉红色粉末。 经过一定的工艺处理后，通过0.08mm方孔筛余量为1.0%。
矿渣粉为新余钢厂S95级矿渣粉，比表面积407m2/kg，玻璃含量95%以上；
钢渣粉为新余钢厂热闷钢渣粉磨产品，比表面积404m2/kg；
钢渣复合粉是30%钢渣粉和70%矿渣粉的复合产品；
水泥为北京琉璃河P·O42.5级水泥；
粉煤灰为一级粉煤灰。
2.2 测试方法
1）水泥砂浆强度按GB/-1999《水泥砂浆强度试验方法》测定。
2）混凝土抗压强度按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定；
3）混凝土坍落度的测定按照GB/-2002《普通混凝土拌合料性能试验方法标准》进行。
2.3 脱硫石膏的显微分析
采用Dmax-MSAL 12kw高功率粉末衍射仪对脱硫石膏的矿物成分进行分析，如图1所示； 采用JSM-5900扫描电镜观察脱硫石膏的微观形貌，如图2所示。
从图1可以看出，脱硫石膏的主要矿物成分为CaSO4·0.5H2O，其他杂质很少。
从图2中的SEM扫描电镜图片可以清楚地看出，图中的脱硫石膏晶体结晶良好，形状规则，以板状为主。
图3 脱硫石膏用量对矿渣粉性能的影响
对矿渣粉与脱硫石膏混合后的砂浆强度进行了试验。 测试结果如表2所示。
从表2试验结果可以看出，加入脱硫石膏后，矿渣粉的强度有所提高。 当脱硫石膏含量为2%时，矿渣粉3天抗压强度为24.7MPa，7天抗压强度为39.8MPa，分别比对照样品提高了24%和18%。 它们相当于纯水泥的强度和28天抗压强度。 抗压强度为60.2MPa，比对比样品高5.0MPa。 当脱硫石膏含量为3%时，矿渣粉3天抗压强度为25.4MPa复合钢材，7天抗压强度为39.8MPa，分别比对照样提高了28%和18%，28日抗压强度为62.0MPa。 比对照样品高6.8MPa。
4、利用脱硫石膏提高矿渣粉强度机理的初步探索
为了解释添加脱硫石膏后提高矿渣粉强度的机理，进行了X射线衍射图谱分析。 使用干净的浆料测试样品。 结果如图 3 和图 4 所示。
对比图3和图4可以看出，矿渣粉与脱硫石膏混合后的水化产物在28天后出现了较为明显的峰（2.7642、5.6837、3.9057）。 该峰对应的矿物为钙矾石3CaO·Al2O3··32H2O，而矿渣粉与脱硫石膏混合的水化产物的峰值不太明显。 添加脱硫石膏后钙矾石的产生主要是由于脱硫石膏的引入导致炉渣玻璃体网络结构的解体。 脱硫石膏中的SO42-与渣粉中的Al3+、Ca2+发生如下反应：
6Ca2++2Al3++3SO2-4+32H2O → 3CaO·Al2O3··32H2O
大量钙矾石的形成，一方面会增加早期强度，另一方面，由于其形成过程中31～32个水分子的结合和吸附，钙矾石的固相体积会增大。水中增加约125%。 体积膨胀发生在水化的早期阶段，以补偿水化过程中自身的收缩。
图5 脱硫石膏用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。 为了探究脱硫石膏对钢渣复合粉性能的影响，进行了不同脱硫石膏用量对钢渣复合粉性能影响的试验。 测试结果如表3所示。
由表3试验结果可以看出，脱硫石膏对钢渣复合粉有促进作用。 当脱硫石膏含量为2%时，钢渣复合粉的3天抗压强度为25.5MPa，7天抗压强度为40.5MPa，分别比对照样品提高了22%和10%， 28天抗压强度为58.2 MPa，比对照样品高5.7 MPa。 当脱硫石膏含量为3%时，钢渣复合粉的3天抗压强度为25.2MPa，7天抗压强度为41.3MPa，分别比对照样品提高了21%和12%， 28天抗压强度为57.8MPa，比对照样品高5.3MPa。 脱硫石膏对钢渣复合粉的激发机理与脱硫石膏对矿渣粉的激发机理相同，同样促进了钙矾石的大量生成。
图6 矿渣粉及钢渣复合粉掺入脱硫石膏对混凝土性能的影响
6.1 矿渣粉掺入脱硫石膏对混凝土性能的影响
通过试验研究矿渣粉掺入脱硫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。
由表4试验结果可以看出，矿渣粉掺入脱硫石膏作为混凝土外加剂配制的混凝土的早期强度和后期强度均得到提高。 通过改变矿渣粉用量，用脱硫石膏配制的混凝土强度仍有所提高。
6.2 钢渣复合粉掺入脱硫石膏对混凝土性能的影响
试验研究了钢渣复合粉掺入脱硫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。
从表5试验结果可以看出：当复合粉掺入2%脱硫石膏时，混凝土3天抗压强度为35.3MPa，7天抗压强度为45.6MPa，28天抗压强度为45.6MPa。抗压强度为53.2MPa，90天抗压强度为54.6MPa，分别比空白样品高9.7MPa、7.4MPa、4.5MPa和3.8MPa。 当复合粉掺入3%脱硫石膏时，混凝土3天抗压强度为33.4MPa，7天抗压强度为43.0MPa，28天抗压强度为53.9MPa，90天抗压强度强度为57.6MPa，分别高于毛坯。 当试样增加7.8MPa、4.8MPa、5.2MPa、6.8MPa时，混凝土早期强度显着提高，后期强度仍有提高且无收缩。
6.3 矿渣粉及钢渣复合粉掺入脱硫石膏对混凝土坍落度的影响
商品混凝土一般是大流动状态的泵送混凝土。 由于施工地点通常在市区，搅拌地点一般距施工地点5至30公里。 因此，从混凝土搅拌到施工的时间一般要延迟1～2小时，这会造成混凝土坍落度的损失。 如果在实际生产中不仔细考虑混凝土的坍落度损失，将会导致搅拌车无法正常卸料、泵送或浇注成型，从而影响施工效率和混凝土质量。 本试验对掺入不同矿渣粉作为混凝土外加剂的混凝土进行随时间坍落度损失试验，探讨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，矿渣粉与钢渣复合粉用作混凝土外加剂可显着改善混凝土的坍落度损失性能。
空白样搅拌1小时后坍落度基本消失，而矿渣粉和钢渣复合粉混凝土搅拌2小时后仍保持较高的坍落度。 当矿渣粉、钢渣复合粉与脱硫石膏掺混后，混凝土的坍落度损失降低，进一步证明脱硫石膏对矿渣粉、钢渣复合粉作为混凝土外加剂的工作性能没有影响。
6.4 钢渣复合粉掺脱硫石膏对减水剂的适应性
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方法和技术。 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，使其更适合运输和泵送施工要求。 同时复合钢材，还可以提高混凝土的耐久性和体积稳定性。 大大改善。
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检查的内容之一[3]。 本次试验选用聚羧酸系减水剂JG-2H、萘系减水剂JM-Ⅱ、脱硫石膏作为钢渣复合粉体活化剂的适应性试验。 测试结果如表7所示。
从表7试验结果可以看出，钢渣复合粉掺入脱硫石膏对试验选用的3种减水剂均无不良影响，混凝土强度得到提高。 这说明脱硫石膏作为钢渣复合粉的活化剂对减水剂有一定的作用。 适应性。
7 经济效益分析
我国是一个以煤炭为主要能源的国家。 大气污染主要是煤烟污染，其中钢铁行业污染占很大比例。 烧结机是现代钢铁生产过程中的重要设备之一，也是钢铁生产过程中烟尘排放的重点污染源。 整个钢铁行业向大气排放的有害气体排放总量的约50%来自烧结厂。 随着钢铁冶炼技术的发展，高炉容积不断增大，与之配套的烧结机容量也不断增大，并正在向大型带式烧结机发展。 烧结机大型化的发展趋势，必然导致单机废气、烟尘排放量的增加。 控制烧结机烟尘污染势在必行。 据环保部报告，我国每排放一吨二氧化硫造成的经济损失约为2万元。 按2008年排放总量2321万吨计算，全国损失约4642亿元。
将烧结烟气处理后作为活化剂可产生显着的经济效益：按脱硫石膏处理成本30元/吨、销售价格50元/吨计算，324万吨脱硫石膏将直接产生经济效益6480万元。 同时可节省排污费8100万元。
8 结论
(1)烧结烟气脱硫石膏可作为矿渣粉和钢渣复合粉的活化剂，可以提高矿渣粉和复合粉的强度。
(2)烧结烟气脱硫石膏作为活化剂的机理是促使渣粉玻璃体网络结构崩解，形成大量钙矾石，增加水化速度，从而提高强度。
(3)矿渣粉、钢渣复合粉掺入脱硫石膏作为混凝土外加剂，对混凝土的和易性无影响。
(4)矿渣粉和钢渣复合粉与脱硫石膏掺合作为混凝土外加剂和减水剂具有良好的适应性。
(5)采用烧结烟气脱硫石膏作为活化剂可产生显着的经济效益和环境效益。 例如，使用324万吨脱硫石膏作为活化剂，每年可产生经济效益6480万元，同时节省大量土地。
