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。基于這種情況，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粒或白色結(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(%)
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Loss |
SiO2 |
Fe203 |
Al203 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
S03 |
附著水 |
|
20.95 |
微 |
微 |
1.05 |
31.96 |
微 |
0.02 |
0.03 |
45.95 |
0.14 |
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)
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細(xì)度/% |
初凝/(h：min) |
終凝/(h：min) |
S03/% |
抗折強(qiáng)度/MPa |
抗胨強(qiáng)度/MPa | ||||||
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1d |
3d |
7d |
28d |
ld |
3d |
7d |
28d | ||||
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2.8 |
6：36 |
7：38 |
1.59 |
0.7 |
1.3 |
4.9 |
8.1 |
2.8 |
9.6 |
22.9 |
49.2 |
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。