堿性材料對磷石膏的改性論文

　　摘要：磷石膏是磷酸或磷肥工業(yè)以及某些合成洗滌劑產(chǎn)業(yè)排放的工業(yè)廢渣。長(cháng)期堆放的話(huà)，由于磷石膏含有磷、氟及游離酸等物質(zhì)而具有腐蝕性，長(cháng)期堆存會(huì )污染渣場(chǎng)的土壤表層，進(jìn)而破壞植被及生態(tài)環(huán)境。由于其內部的雜質(zhì)成分復雜，性質(zhì)不穩定，所以世界上還沒(méi)有找到一種較為有效的合理利用或處置磷石膏的方法，本試驗采用水泥、灰鈣等堿性材料對磷石膏進(jìn)行的改性，在石膏抗壓強度沒(méi)有受到影響的情況下，有效的調控了凝結時(shí)間，使其達到施工要求。

　　關(guān)鍵詞：磷石膏；堿性材料；凝結時(shí)間

　　目前，我國磷肥產(chǎn)量占到世界產(chǎn)量的40%。磷肥工業(yè)的迅速發(fā)展，使我國農業(yè)打破了磷肥供應不足、受制于人的不利局勢。不過(guò)，廠(chǎng)區里堆積如山的副產(chǎn)物磷石膏卻已成為一個(gè)不容忽視的隱患，困擾著(zhù)產(chǎn)業(yè)的可持續發(fā)展。大量堆棄的磷石膏，無(wú)疑存在著(zhù)極大的環(huán)境風(fēng)險，長(cháng)期堆放的話(huà)，由于磷石膏含有磷、氟及游離酸等物質(zhì)而具有腐蝕性，長(cháng)期堆存會(huì )污染渣場(chǎng)的土壤表層，進(jìn)而破壞植被及生態(tài)環(huán)境，許多磷肥廠(chǎng)家為此負擔沉重。目前對磷石膏的應用方向主要是一些建筑砌塊、筑路基以及對鹽堿地的土壤改良等。經(jīng)過(guò)多年的努力，磷石膏的綜合利用達到了20%，但這依然不能解決問(wèn)題。

　　隨著(zhù)干粉砂漿的發(fā)展，越來(lái)越多的地方開(kāi)始接受干粉砂漿這一新興建材，在諸多的砂漿品種當中，石膏的應用非常廣泛。那么，如果能把堆積如山的磷石膏加以利用的話(huà)，不光能為磷肥企業(yè)減輕負擔，消除環(huán)境隱患，還能創(chuàng )造巨大的財富，變廢為寶，其產(chǎn)生的綜合效益不可估量。目前，國內外對磷石膏在干粉砂漿領(lǐng)域的應用還未見(jiàn)諸報端，研究成果更是寥寥無(wú)幾。因此，該項研究在行業(yè)內處于領(lǐng)先地位，具有極大地創(chuàng )新性和應用價(jià)值。磷石膏在砂漿中的應用最主要是凝結時(shí)間不易控制，在很短的時(shí)間內就達到初凝，完全沒(méi)有施工時(shí)間，文章通過(guò)加入堿性材料如水泥、灰鈣等物質(zhì)對磷石膏的凝結時(shí)間進(jìn)行調控，希望能滿(mǎn)足施工要求。

　　1試驗過(guò)程：

　　1.1試驗原材料

　　磷石膏：四川宏達建材性，性質(zhì)參數見(jiàn)表1。

　　建筑石膏：β型，甘孜州安遠礦業(yè)有限責任公司，性質(zhì)參數見(jiàn)表2。

　　水泥：拉法基水泥P.042.5。

　　重鈣：325目，四川江油。

　　PE蛋白緩凝劑：廣東龍湖科技股份有限公司。

　　1.2試驗內容

　　1.2.1標準稠度用水量

　　將石膏式樣按下述步驟連續測定二次。先將稠度儀的筒體內部及玻璃板擦凈，并保持濕潤，垂直放置于玻璃板上。將估計的標準稠度用水量的水倒人攪拌碗中，稱(chēng)取石膏式樣300g在5s內倒人水中。用拌合棒攪拌30s，得到均勻的石膏漿，然后邊攪拌邊迅速注入稠度儀簡(jiǎn)體內，用刮刀刮去溢漿，使漿面與筒體上端面齊平。從石膏式樣與水接觸開(kāi)始至50s時(shí)，開(kāi)動(dòng)儀器提升按鈕。待筒體提去后，測定料漿擴展成的試餅兩垂直方向上的直徑，計算其算術(shù)平均值。記錄料漿擴展直徑等于（180±5）mm時(shí)的加水量，石膏加工設備計算該加水量與石膏式樣質(zhì)量之比，以百分數表示。取二次測定結果平均值作為該石膏式樣標準稠度用水量，精確至1%。

　　1.2.2凝結時(shí)間的測定

　　凝結時(shí)間的測定，將石膏式樣按下述步驟連續測定二次。按標準稠度用水量稱(chēng)量水，并把水倒入攪拌碗中。稱(chēng)取石膏式樣200g，在5s內倒入水中。用拌合棒攪拌30s，得到均勻的料漿，倒人環(huán)模中。然后將玻璃底板抬高約10mm，上下震動(dòng)5次，用刮刀刮去溢漿，并使料漿與環(huán)模上端齊平。將裝滿(mǎn)料漿的環(huán)模連同玻璃底板放在儀器的鋼針下，使針尖與料漿的表面相接觸，且離開(kāi)環(huán)模邊緣大于10mm。迅速放松桿上的固定螺絲，針即自由插入料漿中。每隔30s重復一次，每次都應改變插點(diǎn)，并將針擦凈、儀器的鋼針下，石膏磨使針尖與料漿的表面相接觸，且離開(kāi)環(huán)模邊緣大于10mm。迅速放松桿上的固定螺絲，針即自由插入料漿中。每隔30s重復一次，每次都應改變插點(diǎn)，并將針擦凈、校直。

　　記錄從石膏式樣與水接觸開(kāi)始，至鋼針第一次碰不到玻璃底板所經(jīng)歷的時(shí)間，即為石膏式樣的初凝時(shí)間。記錄從石膏式樣與水接觸開(kāi)始，至鋼針第一次插入料漿的深度不大于1mm所經(jīng)歷的時(shí)間，即為石膏式樣的終凝時(shí)間。取二次測定結果的平均值，作為該石膏式樣的初凝時(shí)間和終凝時(shí)間，精確至1min。

　　1.2.3試驗過(guò)程

　　本試驗首先在按照《GBT17669.4-1999建筑石膏凈漿物理性能的測定》進(jìn)行建筑石膏和磷石膏的標準稠度用水量和凝結時(shí)間的測定，然后加入PE緩凝劑對兩者的凝結時(shí)間進(jìn)行調控，對比兩者的凝結時(shí)間，第二步在磷石膏中加入10%的水泥和灰鈣，測定其凝結時(shí)間的變化，第三步在磷石膏中按照20%的取代量摻入水泥和灰鈣，測定其凝結時(shí)間。

　　2試驗結果及討論

　　2.1灰鈣的摻入對磷石膏凝結時(shí)間的影響

　　由表3可知，建筑石膏的凝結時(shí)間變化為，在摻入0.08‰的動(dòng)物蛋白緩凝劑PE前初凝時(shí)間為6min，終凝時(shí)間為15min。在摻入PE后初凝時(shí)間延長(cháng)，變?yōu)?6min，終凝時(shí)間變?yōu)?3min�？梢�(jiàn)動(dòng)物蛋白緩凝劑PE對建筑石膏的凝結時(shí)間有很好的緩凝效果，使其凝結時(shí)間滿(mǎn)足施工要求。

　　由表4可知磷石膏21#的初凝時(shí)間為8min，終凝時(shí)間為14min。加入0.5‰的PE緩凝劑后，見(jiàn)樣品22#，初凝時(shí)間延長(cháng)為31min，終凝時(shí)間延長(cháng)為39min對比12#樣品，可見(jiàn)，PE緩凝劑對12#樣品具有很好的緩凝效果，而對22#樣品的緩凝效果則非常的不理想，無(wú)法滿(mǎn)足施工要求，所以磷石膏不能直接使用，需要對其改性。見(jiàn)樣品23#和24#，灰鈣的摻入量分別為10%和20%，PE的摻入量依然為0.5‰，23#的初凝時(shí)間延長(cháng)為58min，終凝時(shí)間為67min；24#的初凝時(shí)間延長(cháng)為70min，終凝時(shí)間延長(cháng)為78min�？梢�(jiàn)加入灰鈣后，PE緩凝劑的緩凝效果大大增加，在23#樣品中基本上已經(jīng)能滿(mǎn)足施工要求，24#的緩凝效果更佳優(yōu)異，完全達到施工要求。

　　摻入0.5‰的PE緩凝劑后，磷石膏的凝結時(shí)間有所延長(cháng)，但很短無(wú)法滿(mǎn)足施工要求，在摻入10%和20%的灰鈣后，磷石膏的凝結時(shí)間延長(cháng)的較為明顯，特別是24#樣品，凝結時(shí)間達到了施工要求�？梢�(jiàn)灰鈣對磷石膏的凝結時(shí)間的改善效果非常顯著(zhù)，滿(mǎn)足施工規范要求。

　　2.2水泥的摻入對磷石膏凝結時(shí)間的影響

　　由表5可知磷石膏中加入水泥，同樣可以很好地對磷石膏起到緩凝作用。33#和34#樣品，灰鈣的摻入量分別為10%和20%，PE的摻入量依然為0.5‰，33#的初凝時(shí)間延長(cháng)為68min，終凝時(shí)間為78min；34#的初凝時(shí)間延長(cháng)為72min，終凝時(shí)間延長(cháng)為84min�？梢�(jiàn)加入水泥后，PE緩凝劑的緩凝效果大大增加，在33#和34#樣品中已經(jīng)完全能滿(mǎn)足完全達到施工要求。

　　小結：相比灰鈣而言，在同樣的摻量下，水泥對磷石膏的緩凝時(shí)間更長(cháng)，效果更好。不過(guò)灰鈣在工程中更為經(jīng)濟，推廣也更為容易。

　　3結語(yǔ)

　�。�1）磷石膏由于其凝結時(shí)間波動(dòng)很大，往往會(huì )造成速凝，無(wú)法直接應用于工程之中，所以必須對其進(jìn)行改性，在本試驗中往其中加入堿性材料，可顯著(zhù)改善其凝結時(shí)間，使得磷石膏在工程中的應用變?yōu)榭赡堋?/p>

　�。�2）灰鈣作為一種堿性材料，在摻入量為10%和20%時(shí)都能顯著(zhù)延長(cháng)磷石膏的凝結時(shí)間，滿(mǎn)足施工要求。

　�。�3）水泥作為一種堿性材料，對磷石膏的凝結時(shí)間同樣能起到延長(cháng)的作用，在相同的摻量下，比灰鈣的緩凝作用更加優(yōu)異，但灰鈣具有更好的經(jīng)濟性。

　　參考文獻

　　[1]胡成軍.磷石膏水洗凈化試驗及工藝[J].磷肥與復肥，2007（09）：66-67.

　　[2]陳嘉懿.預處理工藝對磷石膏性能的影響及作用機理研究[D].武漢理工大學(xué)碩士論文，2012.

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