謝凡

上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)工程建設(shè)咨詢有限公司 上海 200041

引言

磷石膏為酸性，其含水率極高，并且對(duì)其內(nèi)部雜質(zhì)進(jìn)行去除的難度通常較脫硫石膏更大。應(yīng)用磷石膏制作建材產(chǎn)品，關(guān)鍵是明確磷石膏性能與不同類型雜質(zhì)的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，通過預(yù)處理的方式，確保有害雜質(zhì)可被盡數(shù)消除?，F(xiàn)階段，在石膏模盒、墻體材料等領(lǐng)域，磷石膏均得到了廣泛應(yīng)用并獲得了人們的一致認(rèn)可。對(duì)其相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行研究是進(jìn)一步擴(kuò)大磷石膏應(yīng)用范圍的前提。

1 磷石膏性質(zhì)介紹

磷石膏屬于酸性工業(yè)副產(chǎn)物。可通過pH值判斷磷石膏的品質(zhì)，通常情況下，pH值越小，代表石膏中H3PO4的含量越高。若pH值超過5，只需對(duì)其進(jìn)行炒制，便可獲得符合行業(yè)要求的中性石膏。磷石膏的含水率較高，并含有大量導(dǎo)致磷石膏性能下降的有害雜質(zhì)。若要將其應(yīng)用在建材產(chǎn)品中，關(guān)鍵是明確磷石膏性能與不同類型雜質(zhì)的關(guān)系。其中，磷石膏所含的有機(jī)物能夠增加半水石膏達(dá)到水化狀態(tài)的需水量，使得晶體結(jié)合程度降低，導(dǎo)致硬化體強(qiáng)度顯著降低。而共晶磷和可溶磷的存在，又使磷石膏在水化過程中所表現(xiàn)出飽和度大幅降低，從而導(dǎo)致磷石膏的凝結(jié)硬化速度減緩，水化晶體結(jié)構(gòu)難以具備理想的強(qiáng)度和緊密度[1]。

綜上，雜質(zhì)對(duì)磷石膏的性能至關(guān)重要。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)以雜質(zhì)對(duì)磷石膏性能的影響為依據(jù)，采取與之相適應(yīng)的預(yù)處理手段，以徹底消除雜質(zhì)所產(chǎn)生的負(fù)面影響。

2 磷石膏在墻體材料領(lǐng)域的應(yīng)用

磷石膏相關(guān)建材產(chǎn)品的地域性極為突出，其運(yùn)輸距離以及銷售范圍均較為固定。目前，已得到規(guī)?；玫牧资嘟ú漠a(chǎn)品，除了眾所周知的石膏條板外，還包括磷石膏磚、水泥緩凝劑等，下文將逐一對(duì)其進(jìn)行介紹。

2.1 石膏條板

石膏條板的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在防火隔音、環(huán)保節(jié)能等方面。利用石膏條板建設(shè)內(nèi)隔墻，既可以減小墻體厚度、增加內(nèi)部空間，又對(duì)建筑成本及結(jié)構(gòu)質(zhì)量有優(yōu)化作用。在石膏條板制造方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)現(xiàn)已具備以下生產(chǎn)技術(shù)：首先是可使石膏酸堿度以及強(qiáng)度指標(biāo)得到提高；其次是通過機(jī)械化生產(chǎn)的方式，以解決輕質(zhì)墻材所存在密度不均和產(chǎn)能偏移等問題；最后是以工廠為主導(dǎo)，避免管線及墻板出現(xiàn)開裂情況。

2.2 磷石膏磚

作為發(fā)展前景良好的磷石膏應(yīng)用途徑，在制造磷石膏磚時(shí)，有關(guān)人員應(yīng)明確各試件組成與配合比，為確保強(qiáng)度合格，各組成部分質(zhì)量百分比如下：磷石膏60%、粉煤灰15%、礦渣10%、細(xì)砂5%、水泥10%。經(jīng)過近二十年的發(fā)展，多數(shù)企業(yè)當(dāng)前都已掌握大規(guī)模制造磷石膏磚的方法，且制造成品的強(qiáng)度及其他指標(biāo)均符合建筑行業(yè)要求，可作為砌墻磚投入使用[2]。

2.3 裝飾材料

由磷石膏所制作石膏陶瓷是裝飾領(lǐng)域的后起之秀，其具有與黏土陶瓷相近的性能，具體性能參數(shù)如下：吸水率＜1%；抗折強(qiáng)度約為30MPa；孔隙率＜8%；抗壓強(qiáng)度為120MPa及以上。制作該材料所用設(shè)備與常規(guī)材料無異，因此，企業(yè)不需要另外購(gòu)入設(shè)備，其具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

在制作石膏陶瓷前，有關(guān)人員需要對(duì)磷石膏進(jìn)行預(yù)處理。通過降低pH值的方式，減少可溶磷含量，確保其性能符合石膏陶瓷的制作要求?，F(xiàn)階段，常用預(yù)處理方案包括：其一，通過水洗的方式，將大部分雜質(zhì)去除。其二，通過浮選將有機(jī)物盡數(shù)去除。其三，通過篩分將含量較大有害雜質(zhì)去除。其四，通過煅燒去除可溶磷，需特別注意的是，通常需將煅燒溫度提高至800℃若要才能去除共晶磷。其五，通過機(jī)械球磨優(yōu)化磷石膏級(jí)配，確保其比表面積更接近理想數(shù)值。其六，摻加生石灰，其能夠與煅石膏殘留酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在使殘留酸得到中和的基礎(chǔ)上，將磷石膏含水量維持在較低水平。

2.4 水泥緩凝劑

無須經(jīng)過再次加工，磷石膏可直接用作水泥緩凝劑。因此，對(duì)于磷石膏而言，作為水泥緩凝劑應(yīng)用于入建筑材料行業(yè)是最經(jīng)濟(jì)且快捷的途徑。磷石膏含有鋁酸三鈣可與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成大量不易溶解的晶體，為水泥顆粒提供可避免水分子滲入的薄膜，水泥水化速度放慢，緩凝目的隨之達(dá)成?，F(xiàn)階段，由磷石膏所制成的水泥緩凝劑已得到大范圍應(yīng)用，但其弊端也逐漸顯現(xiàn)。大量應(yīng)用含水量較高的磷石膏會(huì)提高堵塞管道的概率。有關(guān)人員提出可采用煤球機(jī)進(jìn)行造粒的方法解決堵塞管道問題，以顯著提升磷石膏的經(jīng)濟(jì)效益。

2.5 磷石膏砌塊

早在20世紀(jì)80年代，石膏砌塊就已經(jīng)在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)，有關(guān)人員以德國(guó)所應(yīng)用設(shè)備和技術(shù)為參考，開發(fā)出了符合我國(guó)情況的設(shè)備與技術(shù)。然而，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，石膏砌塊的制造規(guī)模均未達(dá)到預(yù)期，導(dǎo)致問題出現(xiàn)的原因可被概括如下：其一，產(chǎn)品尺寸急需調(diào)整，現(xiàn)有尺寸與機(jī)械搬運(yùn)、人工搬動(dòng)要求不符。其二，施工人員實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限，無法充分發(fā)揮產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。其三，大量制造企業(yè)均為手工生產(chǎn)，產(chǎn)品制造速度及質(zhì)量有待提升。這也是今后行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。

3 石膏模盒行業(yè)磷石膏的應(yīng)用

3.1 技術(shù)說明

石膏模盒的用途是填充空腹樓板，其制作原料為石膏粉，現(xiàn)已成為水泥蓋箱、薄壁管等傳統(tǒng)填充材料的主要替代品。對(duì)密肋梁進(jìn)行施工的首選填充材料為石膏模盒，其優(yōu)勢(shì)是不需要拆模，空腔模的作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是作為結(jié)構(gòu)模板，二是作為永久結(jié)構(gòu)，使樓板原有結(jié)構(gòu)性能、使用性能得到顯著提升。事實(shí)證明，石膏模盒能夠搶占市場(chǎng)份額的原因，主要在于其符合當(dāng)今社會(huì)倡導(dǎo)的節(jié)能理念，即在減少混凝土用量的基礎(chǔ)上，賦予樓板呼吸等特性，真正做到環(huán)保節(jié)能與防火保溫并行[3]。在資源消耗量極大的當(dāng)下，對(duì)節(jié)能效果突出的石膏模盒加以應(yīng)用，其現(xiàn)實(shí)意義有目共睹。

3.2 具體應(yīng)用

在利用磷石膏制作石膏模盒方面，國(guó)內(nèi)公司已掌握處于世界領(lǐng)先水平的技術(shù)，即：第一步，對(duì)磷石膏做洗滌及煅燒處理，確保其雜質(zhì)含量降至最低點(diǎn)，以最大限度滿足建筑行業(yè)對(duì)原材料所提出精細(xì)化要求；第二步，通過再次洗滌的方式，對(duì)磷石膏整體質(zhì)量進(jìn)行提高；第三步，在煅燒所形成半水石膏中加入適量清水及添加劑，依次對(duì)其做攪拌、澆注及干燥處理，便可得到強(qiáng)度較常規(guī)模盒更高的石膏模盒。某公司應(yīng)用石膏模盒對(duì)試驗(yàn)樓進(jìn)行建設(shè)，該樓各方面性能均達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)樓模板由石膏模盒制成，外墻材料為現(xiàn)澆磷石膏，內(nèi)墻材料為磷石膏砌塊，在對(duì)常規(guī)砌體結(jié)構(gòu)加以取代的基礎(chǔ)上，利用磷石膏打造了隔音及保溫效果良好的空間，使建筑最大限度滿足生態(tài)文明與節(jié)能環(huán)保要求。

4 未來發(fā)展側(cè)重點(diǎn)探究

4.1 提高利用率

我國(guó)每年所排放磷石膏量極大，因此，即便其二次利用潛力得到充分發(fā)揮，仍無法被完全消納。若條件允許，有關(guān)企業(yè)可優(yōu)先選擇對(duì)水泥緩凝劑進(jìn)行生產(chǎn)。關(guān)于墻體材料領(lǐng)域，當(dāng)務(wù)之急是加大石膏條板、石膏砌塊發(fā)展力度，這是因?yàn)槎吲c行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)高度重合，且可消納大量磷石膏。另外，對(duì)共性技術(shù)進(jìn)行研發(fā)的工作也應(yīng)當(dāng)引起重視，包括但不限于清潔技術(shù)、大規(guī)模煅燒技術(shù)等。

4.2 優(yōu)化磷石膏質(zhì)量

磷肥和建筑材料所屬行業(yè)不同，上游企業(yè)出于減少成本投入的考慮，通常不會(huì)將更多精力放在管控磷石膏質(zhì)量方面。而應(yīng)用領(lǐng)域不同的磷石膏，其質(zhì)量及性能所要達(dá)到要求往往有所不同。現(xiàn)階段，質(zhì)量問題已成為迫使制造企業(yè)放緩前進(jìn)腳步的主要因素。由此可見，有關(guān)企業(yè)應(yīng)對(duì)監(jiān)管磷石膏質(zhì)量等工作引起重視，通過加大監(jiān)管力度的方式，使磷石膏擁有良好應(yīng)用環(huán)境。隨著堆存成本減少，項(xiàng)目虧損的問題也可得到有效解決。

5 結(jié)束語

現(xiàn)階段，磷石膏的應(yīng)用方向以墻體材料、石膏模盒為主，其中，墻體材料涵蓋石膏條板、裝飾材料等諸多支線。在某種程度上說，對(duì)磷石膏加以應(yīng)用代表著建筑行業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)。若要使其優(yōu)勢(shì)得到更加充分的發(fā)揮，關(guān)鍵是要明確相關(guān)產(chǎn)品的制造工藝。根據(jù)市場(chǎng)需求對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)，確保其所覆蓋領(lǐng)域得到更進(jìn)一步的擴(kuò)大，為行業(yè)發(fā)展提供持久的動(dòng)力支持。