雜質(zhì)對不同相磷石膏性能的影響.pdf

1、磷石膏是生產(chǎn)磷酸所產(chǎn)生的一種工業(yè)廢渣，其CaSO4·2H2O含量非常高，但目前未能得到有效利用，主要原因在于雜質(zhì)對其應(yīng)用性能會產(chǎn)生不利影響。雜質(zhì)的影響隨著石膏相的不同存在差異，因此，探究雜質(zhì)對不同相磷石膏性能的影響是磷石膏預(yù)處理及資源化應(yīng)用的一項重要工作。
　　通過常規(guī)化學(xué)分析并結(jié)合采用原子吸收光譜(AAS)、X射線衍射光譜(XRD)、掃描電鏡分析(SEM)和差示掃描量熱分析(DSC)等微觀測試手段結(jié)合物理力學(xué)性能試驗，對原狀磷石

2、膏的性質(zhì)進行了研究，結(jié)果表明：由于形成條件的不同，二水磷石膏的晶體形貌和顆粒分布與天然石膏存在較大差異；由于雜質(zhì)成分的不同，磷石膏和天然石膏的溶解性存在一定差異；可溶雜質(zhì)和有機物等的存在使磷石膏從二水相轉(zhuǎn)變成半水相的第一次脫水溫度較天然石膏低20~35℃不等。
　　磷石膏用作緩凝劑對水泥性能的影響主要是由于雜質(zhì)對磷石膏溶解和脫水性能的影響引起的。溶解性試驗結(jié)果表明磷石膏在飽和石灰溶液中的溶解速率和溶解度隨著溫度升高而降低，因此當摻

3、磷石膏的水泥水化溫度變化時，溶液中溶解的硫酸鈣濃度隨之改變，磷石膏的緩凝作用受到影響。磷石膏在70~130℃的水泥粉磨溫度范圍內(nèi)會出現(xiàn)明顯的二水相向半水甚至無水相的轉(zhuǎn)變。將磷石膏置于不同溫度烘箱內(nèi)恒溫30min處理后取出進行相分析，結(jié)果顯示磷石膏在70℃的處理溫度下脫水產(chǎn)生了4％左右的半水相，天然石膏中則未能見半水或無水相；隨著溫度的升高，半水相含量增加，到130℃時磷石膏中半水相含量已經(jīng)達到55%左右，并出現(xiàn)了少量無水相；天然石膏中半

4、水相含量在7%左右。半水石膏的存在會造成水泥發(fā)生閃凝現(xiàn)象，因此二水石膏的脫水不利于水泥的凝結(jié)硬化。常規(guī)的預(yù)處理如水洗和石灰中和無法消除磷石膏中的共晶磷，共晶磷在溫度升高時發(fā)生分解，降低二水石膏脫水溫度，即使經(jīng)過水洗處理后，磷石膏在90℃仍部分脫水生成3%左右的半水石膏，到了130℃時半水石膏生成量約為11%，因此預(yù)處理或原樣磷石膏在用作水泥緩凝劑時必須注意石膏的溶解和脫水問題。
　　通過對比試驗，研究了天然石膏和磷石膏制備的半水石

5、膏在相同石膏相組成條件下的性能。半水天然石膏初凝時間一般在7min左右，而半水磷石膏中由于雜質(zhì)的存在，凝結(jié)時間延緩且硬化體強度降低，雜質(zhì)對半水磷石膏的影響主要是可溶性雜質(zhì)與鈣離子在水化時生成難溶物質(zhì)覆蓋在二水石膏晶體表面，降低二水石膏的析晶飽和度，即雜質(zhì)具有半水石膏常用緩凝劑的作用。對于純半水石膏，雜質(zhì)的延緩作用因其含量的不同而異，在本研究中雜質(zhì)對凝結(jié)時間可延緩1倍以上。對凝結(jié)非常迅速而不利于施工的半水石膏而言，雜質(zhì)的緩凝具有利用價值。

6、與建筑石膏常用緩凝劑檸檬酸相比，在對強度影響程度相當?shù)那闆r下，雜質(zhì)的緩凝效應(yīng)相對要小一些。
　　對比試驗結(jié)果顯示，雜質(zhì)對無水磷石膏的水化硬化影響較小，原因在于無水石膏水化非常緩慢，而雜質(zhì)與鈣離子的中和反應(yīng)則非常迅速，因此無水石膏水化時，水化生成物有足夠的時間沖破中和反應(yīng)生成的難溶物質(zhì)，從而其水化速率和水化產(chǎn)物的生長受到的影響較小。在無水和半水混合相磷石膏中，雜質(zhì)對半水磷石膏水化硬化的影響對無水磷石膏的水化反而有利，磷石膏作為無水和