粉煤灰中SO3对水泥品质的影响及脱硫粉煤灰用作混合材生产水泥的技术细节
作为混合材使用的粉煤灰的细度不仅通过影响粉煤灰品质来影响水泥质量，还对系统产量有影响；对粉煤灰烧失量不加控制，一定会影响水泥成品的标准稠度需水量；SO3质量分数不应超过3.0%的粉煤灰作混合材使用，不仅影响水泥安定性，还会延长水泥的凝结时间；脱硫粉煤灰作为混合材使用，掺加量应控制不超过8%；脱硝粉煤灰用于水泥生产，必须控制铵离子含量不大于200mg/kg。
【粉煤灰中SO3对水泥品质的影响】
按照GB/T1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》国家标准（以下简称1596标准）6.1表2中的规定，粉煤灰中SO3质量分数不应超过3.0%，如果超过这个指标的粉煤灰作混合材使用，就会形成钙矾石膨胀影响水泥安定性，延长水泥的凝结时间。
——形成钙矾石膨胀影响水泥安定性
众所周知，钙矾石（三硫型水化硫铝酸钙）膨胀会导致水泥安定性不合格。为了确保不因为SO3掺量超标导致的水泥安定性不合格，需要采用水浸法检验安定性。关于水浸法检测安定性的方法，在JC/T1099-2009《硫铝酸盐改性硅酸盐水泥》建材行业标准中
关于水中浸泡方法测试水泥安定性，国内一位资深的水泥混凝土专家建议：一是应该用试饼法和雷氏夹法同时测试；二是浸泡时间不够，应延长浸泡时间，90d后再按标准检查雷氏夹和试饼，这样的测试更能充分说明问题；三是水浸实验所用粉煤灰掺加量，应显著高于实际生产使用时的掺加量。如在生产时掺加10%～20%时，实验室试验中所掺粉煤灰应掺到30%；如在生产时掺加30%时，实验室试验中就应该用50%掺加量。
——导致水泥凝结时间延长
案例4：N公司水泥初凝时间由原220min左右突然延长到420min左右，最长的450min。经检测，水泥成品中的SO3含量为2.22%，经过多方排查原因，后来怀疑到可能是混合材中的粉煤灰出了问题。取样检验当时所用粉煤灰SO3含量，已经达到6.12%，远高于国标要求。改用矿渣和炉渣混合材代替粉煤灰后，水泥凝结时间转为正常。
【脱硫粉煤灰作混合材生产水泥】
电厂实施烟气干法（半干法）脱硫后产生的脱硫产物—脱硫粉煤灰(以下简称脱硫灰)。脱硫灰与普通灰的化学成分区分很大，脱硫灰中的烧失量、CaO和SO3含量明显偏高，其含S或Ca的矿物主要有CaSO4与CaSO3•1/2H2O及 CaO，还有Ca（OH）2和CaCO3。
由于电厂脱硫粉煤灰中含有CaSO3，对水泥凝结时间影响很大。1596标准6.4条明确规定其中半水亚硫酸钙（CaSO3﹒1/2H2O）含量不大于3.0%。对于这个指标，一位资深水泥混凝土专家认为这个指标太宽了。根据他的工作实践，他认为（CaSO3•1/2H2O）含量应不大于0.5%，宽松一点也不应该大于1.0%。超过1.0%时则应该按检测粉煤灰活性指数规定的方法掺30%脱硫灰制备水泥砂浆来测试凝结时间，以作为脱硫灰是否能使用的进厂检验项目之一。
——快速区分普通粉煤灰和脱硫灰实验方法
脱硫灰由于其和普通粉煤灰品质不同，作为混合材使用，无论是对水泥凝结时间还是强度都会有一定的影响，在实际生产中还是分别存放，分别使用较好。因此，快速区分二者是进货检验必须首先需要解决的问题。
SO3含量是区分脱硫粉煤灰和普通粉煤灰的一项重要指标。但采用硫酸钡重量法和离子交换法测定，脱硫粉煤灰中的SO3均存在较大偏差，而采用艾士卡法和X射线荧光光谱法测定比较准确，但艾士卡法最少需要8h，而X射线荧光光谱法价格昂贵尚没有得到普遍应用。
在实际生产过程中，可以利用脱硫粉煤灰作为混合材时，自身含有SO3成分具有缓凝的特点，采用一种简易快速的测定区分方法：参照GB21372《硅酸盐水泥熟料》国家标准，首先用化验室Φ500mm×500mm试验小磨制备一份磨细的纯硅酸盐水泥熟料（控制熟料粉比表面积350±10m2/kg，80μm筛余≤4.0%。为了验证粉煤灰品种，小磨制备熟料粉时不加掺石膏）。然后分别掺加30%不同品种的粉煤灰，进行凝结时间测定。掺加了普通粉煤灰的纯熟料会与不掺加石膏的纯熟料一样，随即产生快凝现象，而掺加脱硫粉煤灰的纯熟料其凝结时间处于正常状态。在工业生产中应用这种简易快捷的试验方法，一般30min左右就能够快速区分出两种不同化学性质的粉煤灰，从而为生产现场粉煤灰的分别存放和使用提供依据。
——使用脱硫灰缩短水泥凝结时间的方法
如前所述，由于脱硫粉煤灰中含有半水亚硫酸钙CaSO3•1/2H2O，当作为混合材使用时，将会明显延长水泥的凝结时间。故在实际使用中应调整脱硫粉煤灰掺加量，确保水泥成品凝结时间指标正常，以满足用户需求。
大磨生产过程表明，脱硫粉煤灰掺加量超过12%时，将导致水泥的凝结时间偏长，并且降低水泥的3d抗压强度。脱硫粉煤灰掺加量在10%时，凝结时间正常，对强度没有影响。综合考虑各种影响因素，在实际生产中，脱硫粉煤灰掺加量应控制不超过8%。
若通过改变水泥细度和水泥中的SO3指标，仍不能有效缩短水泥的凝结时间，应采用降低脱硫灰在水泥中掺加量(由15%降低到10%)，同时掺加5%石灰石的方法，使水泥初凝时间由304min降低到220min，终凝时间由397min降低到292min。半水石膏延长了水泥的凝结时间，与脱硫粉煤灰一起使用会产生“叠加效应”，将导致水泥凝结时间进一步延长。在粉磨过程中须控制出磨水泥温度，减少半水石膏的产生。在降低水泥成品温度的同时，应加快水泥成品出库速度，减少水泥库存时间。
——含有CaSO3•1/2H2O的脱硫粉煤灰的正向应用
事物都是一分为二的，脱硫粉煤灰中因为含有CaSO3•1/2H2O，作为混合材而使水泥凝结时间过长。在本文中，正是利用这个特点而采用了一个简易试验方法来区分普通粉煤灰和脱硫粉煤灰。
在生产过程中，可以根据脱硫粉煤灰含有CaSO3•1/2H2O这一特性，实现两个方面的综合利用。
（1）代替天然石膏作缓凝剂。脱硫粉煤灰代替天然石膏作为缓凝剂是可行的，其添加量应根据其CaSO3•1/2H2O含量决定，由脱硫粉煤灰带入的SO3应超过0.5%，但水泥成品中的SO3含量必须小于3.50%。
（2）和矿渣复掺生产水泥时作为硫酸盐活性激发剂。由于脱硫粉煤灰中含有CaSO4和CaSO3••1/2H2O，可以作为激发矿渣化学反应活性的硫酸盐激发剂。
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