檸檬酸渣是食品化工業(yè)采用石灰法制取檸檬酸時(shí)的一種化學(xué)沉積物，渣量與產(chǎn)品量基本相當(dāng)，因此產(chǎn)生的工業(yè)廢渣較多，對于沒有其它方法利用廢渣的地方和企業(yè)是一個(gè)比較嚴(yán)重的環(huán)保問題。有些水泥企業(yè)只是在水泥粉磨系統(tǒng)摻入微量檸檬酸渣代替部分石膏；也有水泥企業(yè)把檸檬酸渣作為復(fù)合礦化劑的一部分摻入到生料中。由于各方面的技術(shù)問題，效果不十分理想?；谶@種情況，我們開發(fā)利用檸檬酸渣代替石膏作水泥緩凝劑并獲得成功。

　　1 檸檬酸渣的性質(zhì)
　　1.1物理性質(zhì)
　　水分20%～40%，細(xì)度4900孔篩篩余量25%～40%。相對密度1.542g/cm³，熔點(diǎn)153℃(失水)，檸檬酸為無色半透明晶體或白色顆?；虬咨Y(jié)晶性粉末，無臭、味極酸，易溶于水和乙醇，水溶液顯酸性。檸檬酸結(jié)晶形態(tài)因結(jié)晶條件不同而不同，有無水檸檬酸C₆H₈O₇。也有含結(jié)晶水的檸檬酸2C₆H₈O₇·H₂O C₆H₈O₇·H₂O或C₆H₈O₇·2H₂0。在干燥空氣中微有風(fēng)化性，在潮濕空氣中有潮解性，175℃以上分解放出水及二氧化碳。溶解性：溶于水、乙醇、乙醚，不溶于苯，微溶于氯仿，水溶液顯酸性。

　　1.2化學(xué)性質(zhì)
　　檸檬酸是種較強(qiáng)的有機(jī)酸，有3個(gè)H+可以電離：加熱可以分解成多種產(chǎn)物，與酸、堿、甘油等發(fā)生反應(yīng)。其化學(xué)組成如表1。

表1  檸檬酸渣化學(xué)組成(%) 

　　2  檸檬酸渣代替石膏實(shí)驗(yàn)
　　通過對檸檬酸渣化學(xué)性質(zhì)的分析，決定用檸檬酸渣l00％替代石膏進(jìn)行水泥的大生產(chǎn)試驗(yàn)。試驗(yàn)使用純熟料、無混合材、適量檸檬酸渣生產(chǎn)普通42．5R水泥300噸左右，共用檸檬酸渣l0噸，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。

表2  檸檬酸渣替代石膏生產(chǎn)水泥試驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　從以上數(shù)據(jù)得出以下結(jié)論：

    (1)摻加量。在相同S0₃控制指標(biāo)條件下，檸檬酸渣比石膏的用量小得多，因?yàn)闄幟仕嵩蠸0₃含量在45%左右，而石膏中S0₃含量僅為35%左右。

    (2)凝結(jié)時(shí)間。相同S0₃的檸檬酸渣水泥比石膏水泥的凝結(jié)時(shí)間平均2h30min左右。

    (3)強(qiáng)度。檸檬酸渣水泥比石膏水泥的早期強(qiáng)度要低得多，3天抗折強(qiáng)度平均低3.5MPa、抗壓強(qiáng)度平均低10MPa，而后期強(qiáng)度沒有太大區(qū)別。由此可以得出，檸檬酸渣對水泥的影響主要表現(xiàn)在凝結(jié)時(shí)間和早期強(qiáng)度上。

    原因分析：經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)造成這種影響的主要原因是檸檬酸渣的弱酸性，檸檬酸渣的PH值在5～6，顯弱酸性，而我公司普通水泥PH值>7，顯弱堿性。要想消除這種影響首先就要消除檸檬酸渣的弱酸性。

    措施：通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電石灰為弱堿性且對水泥的強(qiáng)度有提高作用，為此自2006年9月26日起化驗(yàn)室開始了大量的小磨試驗(yàn)，其中具有代表性的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表3  小磨試驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　3 小磨試驗(yàn)結(jié)果
　　(1)電石灰有抑制檸檬酸渣緩凝效果的作用。

　　(2)電石灰能大幅度提高水泥強(qiáng)度。

　　(3)電石灰的摻加量不能過大。

　　原因分析：一方面電石灰中Mg0含量在16％～19％左右，摻加量過大會造成水泥中Mg0含量超標(biāo)；另一方面電石灰摻加量過大會因中和檸檬酸渣的酸性從而過度抑制檸檬酸渣的緩凝效果，造成水泥速凝。

　　結(jié)論：用檸檬酸渣100%替代石膏生產(chǎn)水泥的過程中配以3%～4%左右的電石灰可以滿足水泥生產(chǎn)的工藝要求。

　　4  檸檬酸渣不足時(shí)的實(shí)驗(yàn)
　　考慮到在實(shí)際生產(chǎn)中可能會出現(xiàn)檸檬酸渣供應(yīng)不足情況，化驗(yàn)室又做了在正常石膏水泥中配電石灰的小磨試驗(yàn)，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

表4 在正常石膏水泥中配電石灰的小磨試驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　通過試驗(yàn)可以看出，在石膏水泥中，電石灰不但不會影響水泥性能而且還大大提高了水泥的強(qiáng)度。

　　為了驗(yàn)證小磨試驗(yàn)效果，2006年10月26日又在水泥磨上進(jìn)行了大生產(chǎn)試驗(yàn)，熟料79%、石膏與檸檬酸渣5：1共4%、電石灰2.5%、粉煤灰14.5%生產(chǎn)復(fù)合32.5級硅酸鹽水泥510噸，其水泥檢驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 大磨試驗(yàn)水泥結(jié)果

　　試驗(yàn)結(jié)論：從檢驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，試驗(yàn)水泥除早期強(qiáng)度比不加電石灰的水泥要高之外，水泥的其它物理性能沒有太大變化。

　　為了驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)論的正確性、可靠性，2006年11月2日又在水泥磨上進(jìn)行了第二次大生產(chǎn)試驗(yàn)，熟料74%、石膏與檸檬酸渣3.5：1共5%、電石灰3%、粉煤灰18%生產(chǎn)復(fù)合32．5級硅酸鹽水泥578噸，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表6所示。此次試驗(yàn)的結(jié)果再次驗(yàn)證了上次試驗(yàn)的結(jié)論。

表6  第二次大磨試驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　5  結(jié)論
　　通過試驗(yàn)驗(yàn)證了用檸檬酸渣100%替代石膏牛產(chǎn)水泥的過程中配以3%～4%左右的電石灰可以滿足水泥生產(chǎn)的工藝要求。填補(bǔ)了新疆用檸檬酸渣100%替代石膏作為緩凝劑用于水泥生產(chǎn)的空白。

來源: 四川水泥