柠檬酸渣

食品化工业采用石灰法制取柠檬酸时的化学沉积物

柠檬酸渣是食品化工业采用石灰法制取柠檬酸时的一种化学沉积物，渣量与产品量基本相当，因此产生的工业废渣较多，对于没有其它方法利用废渣的地方和企业是一个比较严重的环保问题。有些水泥企业只是在水泥粉磨系统掺入微量柠檬酸渣代替部分石膏；也有水泥企业把柠檬酸渣作为复合矿化剂的一部分掺入到生料中。由于各方面的技术问题，效果不十分理想。基于这种情况，我们开发利用柠檬酸渣代替石膏作水泥缓凝剂并获得成功。

物理性质

水分20%～40%，细度4900孔筛筛余量25%～40%。相对密度1.542g/cm3，熔点153℃(失水)，柠檬酸为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末，无臭、味极酸，易溶于水和乙醇，水溶液显酸性。柠檬酸结晶形态因结晶条件不同而不同，有无水柠檬酸C6H8O7。也有含结晶水的柠檬酸2C6H8O7·H2O C6H8O7·H2O或C6H8O7·2H20。在干燥空气中微有风化性，在潮湿空气中有潮解性，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，水溶液显酸性。

化学性质

柠檬酸渣的化学成分，生产柠檬酸时产生大量废渣，水分一般在30%～40%，细度（4900孔筛）为25%～40%，三氧化硫含量高达45%以上，R2O等有害成分较少。经取样检验其主要化学成分见表1。

表1：柠檬酸渣主要化学成分

柠檬酸渣的矿物组成主要为CaSO4，含量达75%以上，结晶水在18.5%左右。根据其矿物组成分析可以替代天然二水石膏。

物理性能试验

为探索柠檬酸渣对水泥的缓凝效果，我们首先进行了小磨物理性能试验，根据柠檬酸渣的化学成分和日常进行熟料试验时石膏掺加情况，以及我公司水泥生产时混合材的使用情况，确定了小磨试验方案见表2，小磨试验物理性能试验结果见表3。

表2：柠檬酸渣小磨试验方案表

表3：柠檬酸渣小磨试验物理性能表

从试验结果可以看出，使用柠檬酸渣替代石膏生产硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥，具有较好的调节凝结时间作用，其缓凝效果优于天然二水石膏，水泥3天和28天强度比使用天然二水石膏水泥的强度略有提高。

生产应用实践

在上述小磨试验的基础上，开始在生产中探索使用柠檬酸渣。因柠檬酸渣水分较大，使用比较困难，我们采用先将柠檬酸渣进行晾晒，然后部分替代石膏的方案。当柠檬酸渣水分晾晒至10%左右时，开始先按石膏：柠檬酸渣=4：1的比例搭配使用，后来逐渐提高至1：1搭配使用，再往上提高时使用难度加大无法满足生产。使用柠檬酸渣部分替代石膏近三个月生产的水泥性能情况见表4，各项性能指标均能达到GB175-2007标准要求。

表4：水泥性能表

存在问题和改进措施

存在问题

1、柠檬酸渣在与石膏搭配使用过程中，在用装载机按比例混合后通过破碎机、链板机和提升机入库时，因柠檬酸渣具有黏性，在提升机入口和磨头仓入口处易发生堵塞，需人工经常清理，加大了岗位工的劳动强度，降低了工作效率。

2、因柠檬酸渣的SO3含量45%左右，为粉状，而我公司所用块状天然二水石膏SO3含量35%左右，因SO3含量悬殊较大，受柠檬酸酸渣与石膏的搭配均匀程度及二者在磨头仓内的离析等原因，影响了水泥生产控制过程SO3合格率，使用柠檬酸渣后SO3合格率降低约5%。

改进措施

1、尽量控制柠檬酸渣的水分，低于10%时使用难度降低；条件具备时最好添加烘干设备，以加大掺加比例。

2、在容易粘结堵塞部位安装振打器，或改变下料溜子角度，以减轻粘结堵塞现象。

3、适当增加出磨水泥SO3的检测频次，最好使用快速测硫仪检测，以缩短检验时间，便于及时调整。

结束语

1、使用柠檬酸渣部分替代或全部替代天然石膏作水泥缓凝剂，对水泥的性能未产生不良影响，其各项技术指标均符合国家标准。

2、檬酸渣是工业废渣，与天然石膏价格相差约60元/吨，按我公司年产水泥100万吨、掺加量按3%计算，每年降低成本约180万元，经济效益明显。

3、柠檬酸渣在未加综合利用前，作为工业废渣被排放到河边、地头，由于排放量较大，占用了大量的耕地，同时还污染了环境。通过实施柠檬酸渣部分替代天然石膏，在降低水泥生产成本的同时，不但减少了天然石膏的消耗，而且减少了柠檬酸渣对耕地的占用，保护了环境，综合利用了资源，发展了循环经济，具有较好的社会意义和环保意义。

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