利用硫酸亚铁降低水泥中六价铬离子

黄 东

(长寿西南水泥有限公司 )

我国钛白粉产量大约在250万吨，据统计, 每生产 1 t 钛白粉约产生 3～4吨FeSO4·7H2O。在国内，除少量综合利用外，绝大多数直接作废品处理，不仅浪费资源，而且污染环境，因此硫酸亚铁的利用成了一大难题。

水泥中水溶性六价铬溶解度高,当水泥加水搅拌后,水溶性六价铬迅速溶出；六价铬具有强氧化作用,可以透过细胞膜,当裸露的皮肤长期接触水泥中可溶性的六价铬时；会使操作工人发生过敏性接触皮炎甚至诱发癌变。水泥中六价铬的量越高,发生过敏性皮炎之间的机率越大,引起皮肤溃疡,严重时会导致失去劳动力；含可溶性六价铬的新拌混凝土当与地下水接触时,会污染地下水源（1）。GB31893-2015《水泥中水溶性铬（Ⅵ）的限量及测定方法》中规定水泥中水溶性铬（Ⅵ）含量不得大于10.00mg/kg。

现在可行的办法是将六价铬还原为三价铬离子，虽然三价铬和六价铬对人体健康都有害。一般认为六价铬的毒性要比三价铬高100倍, 六价铬易溶于水, 很容易为人体吸收, 可在体内蓄积。而三价铬不溶于水, 可吸附在固体物质上而存在于沉积物中, 因此水泥可溶性六价铬的降铬措施就是利用利用六价铬的强氧化作用, 加入还原剂将六价铬还原为三价铬。钛白粉厂工业废渣硫酸亚铁是种较好的还原剂。

我们对钛白粉厂的硫酸亚铁取样进行分析，结果如下：

物料名称 外水 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O FeSO4·H2O 12.1 19.98 0.51 1.97 27.77 0.00 2.90 45.53 0.18 0.11 FeSO4·7H2O 23.2 34.91 0.00 0.84 28.71 0.00 0.40 33.65 0.15 0.10

我公司取某品牌水泥，一个为空白样，一个加入0.5%的硫酸亚铁，送水泥质检站进行测量，其中空白样 Cr6+为 38.51ppm，加入硫酸亚铁水泥 Cr6+为 7.83ppm,证明硫酸亚铁还原水泥中Cr6+有效。

硫酸亚铁的加入对水泥物理性能的影响。硫酸亚铁同时也是一种水泥缓凝剂，我们分别用硫酸亚铁和脱硫石膏做缓凝剂，取相同熟料做小磨试验，测量物理性能，试验结果如下：

缓凝剂名称 细度 初凝 终凝凝结时间 抗折 抗压标准稠度用水量 3天 28天 3天 28天 Loss SO3 MgO Cl- CaO FeSO4·7H2O 11.6 120 178 142 6.5 7.9 33.7 51.2 3.51 2.62 1.48 0.034 61.75 FeSO4·H2O 11.2 120 175 138 6.6 8.1 34.0 51.8 3.45 2.43 1.43 0.033 62.86脱硫石膏 10.5 140 198 134 6.4 8.1 32.2 50.4 3.33 2.57 1.45 0.034 62.58

如硫酸亚铁用作缓凝剂，水泥标准稠度用水量增加，初凝时间、终凝时间均缩短20分钟，28天强度大约上升1MPa。

水泥中硫酸亚铁的加入对聚羧酸减水剂适应性的影响。以我公司普通42.5等级水泥为基准样，相同混凝土配合比情况下，减水剂掺量为2.0%，测量不同硫酸亚铁掺量下混凝土坍落度，结果如下：

以上试验表明：钛白粉厂工业废渣硫酸亚铁还原水泥中Cr6+可行，可替代石膏作水泥缓凝剂，水泥中掺量小于等于0.5%，对聚羧酸减水剂适应性影响较小。我公司从2017年12月开始在32.5等级水泥中掺入0.5%的FeSO4·H2O，市场无不良反映。

水泥中硫酸亚铁掺量 初始坍落度 1小时后坍落度0% 225mm 210mm 0.2% 225mm 210mm 0.5% 220mm 205mm 1.0% 210mm 190mm 1.5% 185mm 160mm

[1]《水泥中水溶性六价铬离子的来源、控制与还原技术》 邱玉奎