改質(zhì)磷石膏作水泥緩凝劑的試驗(yàn)

開(kāi)發(fā)利用磷石膏來(lái)代替部分天然石膏作水泥緩凝劑,既可節(jié)約天然石膏資源和降低水泥成本,又可綜合利用工業(yè)廢渣,從而解決堆存磷石膏造成的生態(tài)環(huán)境污染問(wèn)題。我們采用了兩種不同性質(zhì)的無(wú)機(jī)非金屬材料對(duì)磷石膏進(jìn)行改質(zhì),試驗(yàn)證明,改質(zhì)后的磷石膏混合物或人工礦石,可完全代替天然二水石膏作緩凝劑。

1 試驗(yàn)材料

  試驗(yàn)用熟料及粉煤灰化學(xué)成分見(jiàn)表1,天然二水石膏、磷石膏化學(xué)成分見(jiàn)表2。

表1 熟料及粉煤灰化學(xué)成分
材料名稱 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO Loss 全水分 SO3 Σ fCaO KH KH- n P C3S C2S C3A C4AF
干法回轉(zhuǎn)窯熟料 21.90 3.28 5.12 65.18 1.67 0.92 98.00 0.96 0.906 0.891 2.61 1.56 55.96 20.55 8.00 9.97
機(jī)立窯熟料 20.92 4.53 5.53 64.68 1.17 1.32 98.15 2.36 0.921 0.881 2.08 1.22 51.13 21.43 6.97 13.77
電廠干排粉煤灰 53.48 4.82 29.63 4.20 1.50 3.64 0.80 0.56 97.26
表2 天然二水石膏、磷石膏及改質(zhì)后磷石膏化學(xué)成分
材料名稱 附著水 結(jié)晶水 SO3 水溶性P2O5 水溶性F NH4 pH SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO Σ
邳州遠(yuǎn)大石膏礦天然二水石膏 1.68 16.48 37.21 6.5 12.10 0.56 1.24 27.56 0.67 97.50
鹽城磷肥廠原狀磷石膏 12.05 16.55 37.16 0.58 0.35 0.10 0.5 4.18 0.21 0.24 27.69 0.25 99.36
改質(zhì)磷石膏 3.85 16.12 36.24 0.018 微量 微量 10 5.74 0.61 0.89 33.52 0.48 97.47

  原狀磷石膏中含有少量的水溶性P2O5、F-、及酸性有機(jī)物等雜質(zhì),其pH值一般在0.5~2.0之間,附著水在15.0%~20.0%。直接作水泥緩凝劑可顯著地延緩水泥的凝結(jié),使水泥早期強(qiáng)度下降。

2 原狀磷石膏與天然二水石膏作緩凝劑水泥性能對(duì)比

  原狀磷石膏與天然二水石膏作緩凝劑時(shí)水泥性能對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可看出,摻原狀磷石膏的水泥凝結(jié)時(shí)間顯著延長(zhǎng),1d、3d抗壓強(qiáng)度顯著下降,故無(wú)法在水泥生產(chǎn)中應(yīng)用。

表3 原狀磷石膏與天然二水石膏作緩凝劑時(shí)水泥性能對(duì)比試驗(yàn)
序號(hào) 水泥配比/% 篩余
/%
比表面積
/(m2/kg)
稠度/% SO3
/%
Loss
/%
熟料MgO
/%
安定性 凝結(jié)時(shí)間
/(h:min)
抗折強(qiáng)度/MPa 抗壓強(qiáng)度/MPa
熟料 粉煤灰 天然石膏 磷石膏 初凝 終凝 1d 3d 7d 28d 1d 3d 7d 28d
1 95.0 5.0 3.2 338 24.5 2.43 1.10 1.39 合格 1:58 3:10 3.8 6.0 7.2 8.6 16.0 40.0 51.0 63.0
2 86.0 10.0 4.0 3.2 338 25.5 2.12 1.50 1.39 合格 2:10 3:20 3.4 5.5 6.6 8.1 14.0 35.0 46.0 59.0
3 76.0 20.0 4.0 3.1 335 26.5 2.08 1.70 1.39 合格 2:35 4:20 2.8 5.3 6.4 8.0 12.9 31.8 42.9 54.8
4 66.0 30.0 4.0 3.1 338 28.0 2.08 1.90 1.39 合格 2:55 4:50 2.5 5.0 6.1 7.5 11.8 27.8 38.9 51.2
5 95.0 5.0 3.2 340 24.5 2.58 1.10 1.39 合格 3:45 6:28 2.8 5.2 7.0 8.5 12.9 37.0 48.0 63.2
6 86.0 10.0 4.0 3.2 342 25.5 2.21 1.50 1.39 合格 4:40 7:10 2.4 4.7 6.5 8.1 9.5 30.0 44.0