磷建筑石膏及抹灰石膏制备技术及性能研究

摘要

磷石膏(Phosphogypsum)是湿法磷酸生产过程中的产生工业废渣，其主要成分二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)，另外也含有少量氟化合物、酸不溶物、铁铝化合物等杂质，与天然石膏和脱硫石膏性质相似。近年来随着高浓度磷复合肥产量提高，磷石膏的年排放量6800多万吨，有效利用率不足20％。磷石膏的大量排放与堆积给环境和耕地带来的巨大的压力，严重影响磷肥行业的可持续发展。为了提高磷石膏的综合利用率，确保磷肥工业的可持续发展和，提出将磷石膏用于建筑材料的综合应用，不仅解决了国家基础建设对建筑材料的需求，而且也为磷肥工业可持续发展的提供可能。但磷石膏含有害杂质较多，导致磷石膏品质波动不定，对其建材资源化发展极为不利。
　　本论文研究希望通过合理的生产工艺和外加剂，提高磷石膏建材资源化综合利用率。（1）将磷石膏炒制成建筑石膏，研究煅烧制度对磷建筑石膏宏观性能的影响，通过建筑石膏凝结时间、力学性能和热分析等试验和经济性考虑，优化出最佳的煅烧温度、恒温时间和陈化时间，为工业生产提供参考依据。（2）调节磷建筑石膏凝结时间研究，通过硫酸钾、硫酸钠、天然石膏和磷石膏四种促凝剂；柠檬酸、骨胶、D-50和 PE四种缓凝剂，为生产磷石膏制品和不同的施工要求，提供最佳的调凝剂及其掺量。（3）改善磷石膏耐水性研究，通过掺加有机硅直接改善磷石膏制品耐水性，然后用白水泥和碳酸钾，中和磷石膏中杂质和激发有机硅，对磷石膏制品耐水进一步提高。（4）制备抹灰石膏，通过各种外加剂，优化抹灰石膏配比。
　　结果表明：
　　①煅烧制度对磷石膏基本宏观性能的影响，陈化时间9d左右磷石膏标稠逐渐趋于稳定，使强度得到提高，陈化作用的效果明显；煅烧温度在180℃~190℃、恒温时间在2h~2.5h，炒制的磷石膏性能较好。
　　②促凝剂硫酸盐比二水硫酸钙在缩短磷石膏凝结时间，更有明显效果，但硫酸盐对磷石膏强度损失较大，且硫酸钠使磷石膏泛碱现象十分严重。
　　③缓凝剂D-50在60min内有较好的可控性，对磷石膏强度损失相比柠檬酸、骨胶等小；PE缓凝剂对磷石膏凝结时间在60min~200min内，呈有一定线性变化，但对磷石膏强度损失较大。
　　④有机硅憎水剂可以显著的在24h内改善磷石膏制品耐水性，有机硅掺量1.0%的磷石膏2h时吸水率为0.75%，24h时吸水率为8.2%；激发剂白水泥掺量0.15%、碳酸钾掺量0.15%与1.0%有机硅复合比单掺有机硅的磷石膏吸水速率在24h~72h大大延缓，软化系数0.60，72h时吸水率为11.11%；磷石膏SEM显示，白水泥掺量0.15%、碳酸钾掺量0.15%与有机硅掺量1.0%复合时磷石膏水化产物比基准磷石膏和单掺加1.0%硅油的磷石膏结晶程度高，晶体排列更为紧密。
　　⑤底层磷石膏基粉刷石膏的配方，缓凝剂为 D-50掺量0.3%，YT8020型可再分散乳胶粉掺量为1.0%，甲基纤维素醚掺量1.0%，水膏比40%，磷建筑石膏:机制砂=40:60，配制的底层抹灰石膏的保水率很好，粘结强度高，强度值也高于标准值的要求。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 磷石膏资源化研究现状

1.3 课题的研究目的与意义

1.4 研究技术路线

2 原材料与试验方法

2.1 试验原材料

2.2 试验方法

3 煅烧制度对磷建筑石膏性能研究

3.1 煅烧制度对磷建筑石膏标准稠度用水量的影响

3.2 煅烧制度对磷建筑石膏凝结时间的影响

3.3 煅烧制度对磷建筑石膏强度的影响

3.4 磷建筑石膏的热分析

3.5 本章小结

4 外加剂对磷建筑石膏性能的影响

4.1 促凝剂对磷石膏性能的影响

4.2 缓凝剂对磷建筑石膏性能的影响

4.3 有机硅对磷石膏耐水性能的影响

4.4 本章小结

5 磷石膏制备抹灰石膏

5.1 抹灰石膏的配制

5.2 抹灰石膏的配方和性能

5.3 本章小结

6 结 论

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

附录

作者在攻读硕士学位期间发表论文目录