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(huì)造成水泥中Mg0含量超標(biāo)；另一方面電石灰摻加量過大會(huì)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(huì)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(huì)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