楊曉明，李安梅，何曉強(qiáng)

(荊楚理工學(xué)院 化工與藥學(xué)院，湖北 荊門 448000)

磷石膏是在濕法磷酸生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢渣，其主要成分為二水石膏，含量在 90%左右，每生產(chǎn) 1 t磷酸可產(chǎn)生5 t左右的磷石膏。目前我國(guó)每年排放磷石膏約 6000 萬(wàn)t，大多數(shù)是露天堆放，不僅占用土地，且磷石膏中的可溶性 P和 F造成土壤、水系、大氣的污染。因此利用磷石膏取代天然石膏作水泥緩凝劑，不僅解決磷石膏的環(huán)境污染問(wèn)題，還可以減少天然石膏的使用，降低水泥的生產(chǎn)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和的社會(huì)效益[1-2]。本文選用將磷石膏、石灰、粉煤灰和自制添加劑按照一定配比經(jīng)處理后，制作成水泥緩凝劑；并同天然的二水石膏相對(duì)比，考察了二者對(duì)水泥的性能影響。

1 實(shí)驗(yàn)[3-4]

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

磷石膏(荊門洋豐集團(tuán))；粉煤灰(荊門熱電廠)；生石灰(荊門)；天然石膏(荊門麻城)；熟料(荊門三峽水泥廠)；添加劑(自制)。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

攪拌機(jī)(NJ-160A 型)；凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀(MD-7 型)；電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)(KZJ-500 型)；壓力試驗(yàn)機(jī)(TYE-300B 型)。

1.3 試驗(yàn)方法

凝結(jié)時(shí)間參照 GB/T 1346-2011《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試；抗折和抗壓強(qiáng)度按 GB/T 17669.3-1999《建筑石膏力學(xué)性能的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)試。

1.4 實(shí)驗(yàn)工藝

將按照一定配比的磷石膏、粉煤灰、生石灰、自制的添加劑和適量的水?dāng)嚢杈鶆?，同一壓力壓制成型，在溫度?25 ±1)℃，濕度100%的養(yǎng)護(hù)到齡期；在破碎，低溫烘干后備用。

2 結(jié)果與討論[5-6]

2.1 改性磷石膏的配比對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度的影響

在改性磷石膏(其中的生石灰保持5%不變)和天然石膏于水泥熟料中配比一致的情況下，通過(guò)改變改性磷石膏中磷石膏和粉煤灰的配比，考察改性磷石膏的配比對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度的影響。

表1 改性磷石膏的配比對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度的影響

由表1可知：當(dāng)改性磷石膏中磷石膏的配比降低時(shí)，水泥的凝結(jié)時(shí)間逐漸接近天然石膏，繼續(xù)降低磷石膏的配比時(shí)，水泥的凝結(jié)時(shí)間變化很小，而強(qiáng)度在降低，考慮到磷石膏的用量，選擇最佳配比為65∶30∶5。

2.2 添加劑外摻量對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度的影響

在改性磷石膏配比(磷石膏∶粉煤灰∶生石灰=65∶30∶5)不變的情況下，通過(guò)改變添加劑外摻量的比例，考察添加劑外摻量對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度的影響。

表2 添加劑外摻量對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間及強(qiáng)度的影響

由表2可知：當(dāng)添加劑外摻量的配比增加時(shí)，水泥的凝結(jié)時(shí)間逐漸降低到接近天然石膏，繼續(xù)增加添加劑外摻量的配比時(shí)，水泥的凝結(jié)時(shí)間變化不大，強(qiáng)度反而降低，考慮到成本的因素，選擇最佳配比為1.5%。

3 結(jié)論

(1)改性磷石膏經(jīng)化學(xué)預(yù)處理后，其中所含雜質(zhì)大大減少，代替天然石膏作水泥緩凝劑是完全可行的。

(2)當(dāng)改性磷石膏的配比為磷石膏/粉煤灰/生石灰=65/30/5，添加劑的外摻量為1.5%時(shí)，水泥的凝結(jié)時(shí)間比天然石膏的略長(zhǎng)，但水泥的抗折和抗壓強(qiáng)度反而得到增強(qiáng)。

(3)用改性磷石膏代替天然石膏，不僅符合國(guó)家環(huán)保要求，而且降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本和處理磷石膏的費(fèi)用。