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磷石膏在水泥制品中的应用

来源:www.syyjzp.com | 发布时间:2019年04月02日
摘要:将磷石膏与矿渣及少量的水泥制品成磷石膏水泥,并用于生产预制混凝土构件,不但可消耗大量磷石膏,还可大量的减少混凝土制品中水泥用量,降低生产成本。同时,也符合国家提出的节能、减排、降耗的经济发展方向,对资源的合理化利用及我国磷化工业和建材工业的可持续发展具有重要意义。

关键词:磷石膏;预制混凝土构件;节能减排

0 前言

磷石膏是磷化工企业湿法生产磷酸的工业副产品,由硫酸与磷矿石反应生产,每生产1 t 磷酸,就产生4~5 t 磷石膏,磷石膏含有有机磷、硫、氟类化合物,对环境有较大污染。我国每年所排放的磷石膏超过了2 000 万t,累计排放已经超过了1 亿t,仅宜昌市的磷石膏的库存量就已超过7 000 万t,而大多数磷化工企业采用的是露天堆放的方式处置磷石膏,又因不能进行有效的利用,随着磷石膏堆的高度越高,压强越大,磷石膏中所含氟化物、游离磷离子、P2O5、磷酸盐等污染物会逐渐渗透到地下,从而污染土壤和地下水,并且还会因风蚀、雨蚀等作用,对大气、水系造成严重污染。同时,磷石膏的堆积还侵占了大量的土地资源。因此,加快磷石膏资源利用的任务已迫在眉睫。目前,磷石膏的综合利用主要用于生产水泥缓凝剂、石膏粉、石膏板、自流平砂浆、加气混凝土砌块等产品。本文介绍了采用磷石膏与矿渣复合配制磷石膏水泥的工艺,并用于生产水泥制品。


水泥制品


1 磷石膏水泥的制备原理

磷石膏主要成分为二水硫酸钙,pH 值2.6~3.5,未进行脱水处理的磷石膏不具备胶凝性,矿渣粉是具有潜在水硬活性的胶凝材料, 硅酸盐水泥或熟料、钢渣等均是活性强碱性物质。磷石膏可与硅酸盐熟料、矿渣粉及钢渣中大量的铝相、铝铁相反应,形成稳定的水化产物单硫型水化硫铝酸钙晶体,该晶体不溶于水,以胶体微粒析出,并逐渐凝聚成凝胶体即C-S-H 凝胶。将磷石膏通过研磨,与粒化高炉矿渣粉及少量硅酸盐水泥熟料按一定比例复合,可制备具有较高强度的磷石膏复合水泥。




2 磷石膏混凝土强度分析

将磷石膏、矿渣、水泥按不同比例制备成磷石膏混凝土后,混凝土强度变化见表1。


根据不同的配比方案可应用于C30、C40、C50不同强度等级的水泥制品生产。磷石膏混凝土初凝时间及终凝时间较长,在25 ℃情况下,初凝时间为6 h,终凝为10 h,混凝土早期强度增长较慢,中后期强度增长较块。

3 磷石膏混凝土制品生产工艺

磷石膏混凝土制品与普通混凝土制品的生产工艺相比,增加了磷石膏水泥的制备,因此,磷石膏混凝土制品的生产工艺中增加了研磨等工艺,具体工艺流程图、设备布置图分别见图1、图2。


4 磷石膏水泥混凝土成本分析

磷石膏水泥混凝土生产成本如表2 所示。


目前, 市场上P·O 32.5 水泥的价格在450 元/t左右,P·O 42.5 水泥的价格在495 元/t 左右,当采用磷石膏水泥生产C30 混凝土制品时, 每m3 生产成本可节约50.79 元, 当采用磷石膏水泥生产C40 混凝土制品时,每m3 生产成本可节约86.95 元,当采用磷石膏水泥生产C50 混凝土制品时, 每m3 生产成本可节约104.74 元。

5 磷石膏水泥制品对环境的影响分析

对磷石膏混凝土浸取溶液中的硫、磷、氟、氯含量进行化验检测,检测结果分别如表3 所示。


注:浸水后溶液是采用9LUP 水溶液浸泡磷石膏混凝土样品一周后的溶液。

检测结果表明, 磷石膏混凝土在水中浸泡7 d后,溶液中的硫、磷、氟、氯含量均未超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中的硫、磷、氟、氯含量标准限值,属于国家一级用水的标准范围内。

6 磷石膏混凝土的抗冻性与抗冲耐磨性分析

经过检测,C40 磷石膏水泥混凝土的抗冻等级≥F50,72 h 的水下钢球法抗冲磨磨损率仅为2.65%。抗冻性能和抗冲磨性能都满足标准要求。

7 磷石膏在水泥制品中的应用前景

磷石膏混凝土的水化热较低,初凝时间和终凝时间较长,因此,适用于干硬性混凝土生产的水泥制品,例如采用芯模振动成型工艺生产的排水管和振动挤压工艺成型的路面砖、路缘石等砌块产品。磷石膏水泥用于生产塑性混凝土水泥制品时,需增加模具数量和扩大生产场地,若采用钢制模具,为加快模具周转率,可采用60 ℃以下蒸汽进行养护。

8 结语

将磷石膏复合制成水泥,用以配制各种混凝土水泥制品。不但可消耗大量磷石膏,还可大量的减少混凝土制品中水泥用量,降低生产成本。同时,也符合国家提出的节能、减排、降耗的经济发展方向,对资源的合理化利用及我国磷化工业和建材工业的可持续发展具有重要意义。

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