二水磷石膏粉煤灰復(fù)合膠凝材料的改性研究.pdf

1、磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。隨著磷肥行業(yè)的快速發(fā)展，磷石膏的排放量不斷增加。目前，我國每年磷石膏的排放量已超過5000萬噸，但是綜合利用率僅達(dá)20％。大量磷石膏的堆存，不僅占用了大量的土地資源，還嚴(yán)重威脅了磷石膏堆場附近的地下水、地表水以及大氣環(huán)境的安全。磷石膏的資源化利用已關(guān)系到磷肥行業(yè)與社會、環(huán)境之間的和諧、可持續(xù)發(fā)展。
　　 本文以低溫(<60℃)干燥處理下的二水磷石膏和粉煤灰為基本原料，在研究了不同溫度、不同

2、壓榨壓力、生石灰摻量下磷石膏干燥脫水的情況下，重點研究了基礎(chǔ)配合比、粉磨時間、粉磨方式、不同摻量和種類的化學(xué)外加劑對二水磷石膏粉煤灰復(fù)合膠凝材料性能的影響及其改性機(jī)理。
　　 研究表明：
　　 (1)在50℃以下，磷石膏主要失去其物理吸附水；溫度大于50℃時，磷石膏將逐步脫去結(jié)晶水生成半水石膏。摻加生石灰可以降低磷石膏中的物理吸附水，并提高磷石膏脫去結(jié)晶水的溫度。當(dāng)磷石膏中的物理吸附水含量高時可采用機(jī)械壓榨的方法來去除磷

3、石膏中的物理吸附水。壓榨壓力達(dá)到33KN時，磷石膏中的物理吸附水含量從22.3％下降到12.3％，物理吸附水去除量達(dá)44.8％。
　　 (2)二水磷石膏粉煤灰復(fù)合膠凝材料主要的水化產(chǎn)物是鈣礬石、C-S-H凝膠和氫氧化鈣。磷石膏摻量的降低、合適的粉煤灰與生石灰的比值和水泥摻量的增加都會提高復(fù)合膠凝材料水化產(chǎn)物的量，降低硬化體的孔隙率并改善水化產(chǎn)物與磷石膏和未水化粉煤灰顆粒之間連接區(qū)域的強(qiáng)度，提高二水磷石膏粉煤灰復(fù)合膠凝材料硬化體的

4、強(qiáng)度。生產(chǎn)實踐中應(yīng)該根據(jù)需要與所用的原材料，選擇合適的基礎(chǔ)配合比。
　　 (3)粉磨可以降低二水磷石膏粉煤灰復(fù)合膠凝材料的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，粉磨25min后復(fù)合膠凝材料的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量從35％降低到29％。粉磨時間從0min增大到25min，試樣的28d濕抗壓強(qiáng)度增長了近253％，28d干抗壓強(qiáng)度增長了近176％；其28d濕抗折強(qiáng)度從1.60MPa增大到2.83MPa。分開粉磨粉煤灰和磷石膏與生石灰的混合物對復(fù)合膠凝材料28d的改

5、善效果優(yōu)于于將三者混合后粉磨的效果，但是混合粉磨的復(fù)合膠凝材料的28d強(qiáng)度要高于僅僅只粉磨粉煤灰的復(fù)合膠凝材料。而僅僅只粉磨磷石膏與生石灰混合料的復(fù)
　　 合膠凝材料28d強(qiáng)度最低。
　　 (4)四種化學(xué)外加劑在各自的試驗摻量范圍內(nèi)，NaOH對試樣28d濕抗壓強(qiáng)度提高的幅度最大，其次是Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3，CaCl2對試樣28d濕抗壓強(qiáng)度提高的幅度最小。它們分別使試樣的28d濕抗壓強(qiáng)度提高至16.36M

6、Pa、15.88 MPa、15.12 MPa和14.33MPa。
　　 (5)半水磷石膏取代二水磷石膏摻入到復(fù)合膠凝材料后，可以迅速水化生成二水石膏晶體，并形成一定強(qiáng)度的結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，取代量越大，結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越完整，從而使復(fù)合膠凝材料迅速凝結(jié)硬化，縮短復(fù)合膠凝材料凝結(jié)時間，也提高體系的強(qiáng)度。隨著半水磷石膏的取代量從0％增加到30％，復(fù)合膠凝材料的28d濕抗壓強(qiáng)度、濕抗折強(qiáng)度和干抗壓強(qiáng)度分別從12.67MPa、2.30MPa和28