硬石膏粉生产工艺,石膏废渣胶凝材料的研究

随着磷肥行业的快速发展,磷石膏的排放量不断增加。 目前,我国每年磷石膏的排放量已超过5000万吨,但是综合利用率仅达20%。 大量磷石膏的堆存,不仅占用了大量的土地资源,还严重威胁了磷石膏堆场附近的地下水、地表水以及大气环境的安全。 磷石膏的资源化利用已关系到磷肥行业与社会、环境之间的和谐、可持续发展。 研究表明： (1)在50℃以下,磷石膏主要失去其物理吸附水；温度大于50℃时,磷石膏将逐步脱去结晶水生成半水石膏。 掺加生石灰可以降低磷石膏中的物理吸附水,并提高磷石膏脱去结晶水的温度。 当磷石膏中的物理吸附水含量高时可采用机械压榨的方法来去除磷石膏中的物理吸附水。 压榨压力达到33KN时,磷石膏中的物理吸附水含量从22.3%下降到12.3%,物理吸附水去除量达44.8%。 (2)二水磷石膏粉煤灰复合胶凝材料主要的水化产物是钙矾石、C-S-H凝胶和氢氧化钙。 磷石膏掺量的降低、合适的粉煤灰与生石灰的比值和水泥掺量的增加都会提高复合胶凝材料水化产物的量,降低硬化体的孔隙率并改善水化产物与磷石膏和未水化粉煤灰颗粒之间连接区域的强度,提高二水磷石膏粉煤灰复合胶凝材料硬化体的强度。 生产实践中应该根据需要与所用的原材料,选择合适的基础配合比。

(3)粉磨可以降低二水磷石膏粉煤灰复合胶凝材料的标准稠度用水量,粉磨25min后复合胶凝材料的标准稠度用水量从35%降低到29%。 粉磨时间从0min增大到25min,试样的28d湿抗压强度增长了近253%,28d干抗压强度增长了近176%；其28d湿抗折强度从1.60MPa增大到2.83MPa。 分开粉磨粉煤灰和磷石膏与生石灰的混合物对复合胶凝材料28d的改善效果优于于将三者混合后粉磨的效果,但是混合粉磨的复合胶凝材料的28d强度要高于仅仅只粉磨粉煤灰的复合胶凝材料。 而仅仅只粉磨磷石膏与生石灰混合料的复合胶凝材料28d强度。 (4)四种化学外加剂在各自的试验掺量范围内,NaOH对试样28d湿抗压强度提高的幅度,其次是Fe2(SO4)3和Al2 (SO4)3, CaCl2对试样28d湿抗压强度提高的幅度最小。 它们分别使试样的28d湿抗压强度提高至16.36MPa、15.88 MPa、15.12 MPa和14.33MPa。 (5)半水磷石膏取代二水磷石膏掺入到复合胶凝材料后,可以迅速水化生成二水石膏晶体,并形成一定强度的结晶网络结构,取代量越大,结晶网络结构越完整,从而使复合胶凝材料迅速凝结硬化,缩短复合胶凝材料凝结时间,也提高体系的强度。 随着半水磷石膏的取代量从0%增加到30%,复合胶凝材料的28d湿抗压强度、湿抗折强度和干抗压强度分别从12.67MPa、2.30MPa和28.98MPa增加到16.94MPa、3.13MPa和35.63MPa。

通过改性，能有效地解决石膏制品存在地两大缺点：强度低和耐水性差,为扩大石膏建材应用范围提供了有力的技术支持。 关键词：石膏；掺合料；外加剂；强度；耐水性 1.前言考试大－全国教育类网站(www．Examda。 com) 石膏作为一种气硬性胶凝材料，因其特有的材料功能和工作性能，如凝结快、收缩小、资源丰富、价廉、化学性能稳定等而被广泛用作各类建筑制品的原材料。 由它加工而成的建筑石膏制品具有质轻、隔热、隔音、防火、防蛀、制作工序简单、加工性能好等优点。 但是由纯建筑石膏制造的石膏建筑制品存在两个很大的缺点：强度低和耐水性差。 为了扩大石膏的范围，研究人员开始了石膏复合胶凝材料的研究，即通过加入其它组分改变石膏的部分性能，使之更好地发挥作用，适应不同条件、不同环境、不同用途的需要。 而掺入的组分主要有两种：水硬性胶凝材料和化学外加剂。

2.掺合料对石膏的复合改性 石膏复合胶凝材料的主要是在石膏材料内加入水硬性掺合料。 常用的掺合料有生石灰、水泥、粉煤灰、化铁炉渣和高炉水淬矿渣粉。 2.1生石灰来源：www.examda.com 向石膏内掺加少量的生石灰代替消石灰，则石膏的耐水性及强度都将增大。 2.1.1生石灰使石膏的强度增高的作用原理 生石灰经磨细后的比表面积大约是消石灰比表面积的1/100,因此在表面湿润它需要的水比消石灰少得多。 这样石灰在水灰比小的情况下能生成流动的便于加工的材料，也能保证得到高密度，从而获得高强度。

生石灰不 只是石膏简单的稀薄剂，在生石灰内和石膏内还要发生一些效应：化学水化效应、物理结晶效应以及形成强度的机械效应。 由于生石灰的水化硬化，它的强度能比消石灰强度提高20～40倍。 当石膏本身的强度高出生石灰强度时，随着生石灰的掺量增加石膏石灰复合胶凝材料的强度降低。 反之，生石灰在任何比例下都发挥高强度的作用。 生石灰的产量为10％～20％，此时石膏石灰复合胶凝材料的抗压强度。 2.1.2石灰掺合料对于石膏耐水性的作用以及生石灰粉的特殊作用 （一）石灰掺合料对于石膏耐水性的作用来源：考试大 从物理化学观点看，无论是生石灰还是消石灰，它们的存在使石膏的溶解度降低。 石灰在空气的碳酸气的影响下会转变为碳酸钙，碳酸钙的溶解度是每升0.0132g，约为石膏溶解度的1/200。 此时制品内的石膏细粒实际为不溶于水的碳酸钙的保护壳所包覆，因此石膏石灰混合物的耐水性大幅度提高，这特别表现在提高石膏的耐动水溶蚀性能上。 不过消石灰作掺合料并不能提高石膏的耐水性，原因在于它的掺入使石膏浆的标准稠度增大，密实度减小。 首先，生石灰的存在不仅不使石灰浆的标准稠度增高，有时反使其降低，使制品密度增大，因此也提高了石膏的耐动水溶蚀性。 其次，生石灰的水化凝固，使它起着使胶凝材料在水下也凝固并生成高强度的特殊“水硬性”胶凝材料的作用。

（二）生石灰粉的特殊作用 由于生石灰能提高石膏的密实性，从而对其抗冻性也有显著提高。 同时由于掺入生石灰改进了和易性，减少了用水量，使石膏制品的干燥速度加快。