預(yù)處理方式對磷石膏復(fù)合水泥耐水性的影響.pdf

1、磷石膏是硫酸與磷礦石反應(yīng)制磷肥過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，是一種工業(yè)副產(chǎn)石膏資源，可以用其制備建材，這是磷石膏資源化利用的主要途徑之一。本文將經(jīng)過不同預(yù)處理的磷石膏與粉煤灰、生石灰、普通硅酸鹽水泥、外加劑按一定比例混合制備磷石膏復(fù)合水泥，研究預(yù)處理方式對磷石膏復(fù)合水泥耐水性的影響。主要的預(yù)處理方式有四類：（1）將原始磷石膏在45℃烘干后，在110 ℃-700 ℃煅燒2 h；（2）將原始磷石膏在120 ℃蒸養(yǎng)15h后，在250 ℃-800 ℃煅燒

2、2 h；（3）將原始磷石膏與石灰按一定比例混合陳化24 h后在不同溫度煅燒；（4）將原始磷石膏在蒸壓釜中120 ℃-180 ℃蒸養(yǎng)2 h-6 h。
　　 分析預(yù)處理后磷石膏中的雜質(zhì)含量、pH、礦物組成和晶體形貌。結(jié)果表明，磷石膏經(jīng)過預(yù)處理后，可溶性雜質(zhì)的去除比較明顯，特別當(dāng)煅燒溫度達(dá)到700 ℃以上或者蒸養(yǎng)溫度達(dá)到180 ℃以上時，基本去除了可溶性磷、氟的影響，總氟含量也大幅度降低。同時磷石膏經(jīng)過預(yù)處理后其晶型及晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了變

3、化。
　　 按照膠砂比1:3 制備磷石膏復(fù)合水泥膠砂試塊，重點考察其軟化系數(shù)、靜水溶蝕率和動水溶蝕率等耐水性能指標(biāo)。結(jié)果表明，隨著煅燒或蒸養(yǎng)溫度的升高，磷石膏復(fù)合水泥的強度增大。經(jīng)過45℃烘干后不同溫度煅燒處理得到的磷石膏復(fù)合水泥，和120 ℃蒸養(yǎng)15h后不同溫度煅燒得到的磷石膏復(fù)合水泥，在磷石膏摻量為33％時，隨著煅燒溫度的提高，軟化系數(shù)降低，動水、靜水溶蝕率降低，但當(dāng)磷石膏的煅燒溫度達(dá)到800 ℃時又略有增加。不同溫度不同時

4、間蒸養(yǎng)磷石膏制備的復(fù)合水泥在磷石膏摻量為52％時，軟化系數(shù)保持在0.50-0.60 之間。綜合各種性能指標(biāo)得到較理想的預(yù)處理方式為：45℃烘干后700 ℃煅燒2 h、120 ℃蒸養(yǎng)15h后700 ℃煅燒2 h、180 ℃蒸養(yǎng)4 h。同時對比研究了這三種較優(yōu)預(yù)處理條件下，磷石膏摻量變化對復(fù)合水泥性能的影響。結(jié)果顯示，隨著磷石膏摻量的增加，復(fù)合水泥抗折抗壓強度先增后減，磷石膏摻量在80％或90％時，強度達(dá)到了峰值。180 ℃蒸養(yǎng)4 h 磷石

5、膏復(fù)合水泥的凝結(jié)時間最短，同一磷石膏摻量下的強度和軟化系數(shù)都最高，所以180 ℃蒸養(yǎng)4 h是最為理想的預(yù)處理方式。磷石膏復(fù)合水泥經(jīng)過動水、靜水溶蝕后，強度損失率較高，動水溶蝕率隨著磷石膏摻量的增加，逐漸增大，當(dāng)磷石膏摻量為100％時，動水溶蝕率達(dá)到11.79％。180 ℃蒸養(yǎng)4 h 磷石膏摻量為80％時復(fù)合水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為38.0％，初凝時間為2 h:10 min，終凝時間為3 h:20 min，自然養(yǎng)護至7 d 時抗折抗壓強度分別

6、為4.0 Mpa和20.9 Mpa，養(yǎng)護至28 d 時抗折強度高于11.7 Mpa，抗壓強度為47.3 Mpa，軟化系數(shù)為0.50，動水溶蝕率1.06％，靜水溶蝕率0.27％。
　　 XRD和SEM分析顯示，預(yù)處理磷石膏中各種石膏相的水化，粉煤灰的二次水化，普通硅酸鹽水泥的水化，以及鈣礬石的形成是復(fù)合水泥強度形成的原因，同時鈣礬石和C-S-H 相互交聯(lián)搭接形成骨架結(jié)構(gòu)，將磷石膏和粉煤灰顆粒連接，使得硬化體結(jié)構(gòu)更為堅固；并且這些低