利用磷渣、磷尾矿制备硅酸钙板的研究

摘要

改革开放以来，我国工业化快速发展，矿产资源被大量开采，矿产副产物堆积如山，引发了一系列环境、安全、生态等问题。我国磷矿资源丰富，但80％以上属于低品位磷矿，磷矿工业在开采、生产过程中产生大量磷尾矿、磷渣，课题研究以磷矿工业产生的固体废弃物为主要原料制备建筑材料，以达到综合利用矿产资源、保护生态环境的目的。本文利用磷渣、磷尾矿为主要原料来制备D0.8、D1.3两种类别的硅酸钙板制品，对实验原料进行了系统的分析后，选取流浆成型法制备实验试件，通过有限制均匀设计设计实验配比，二次多项式逐步回归求出最佳实验配比，确定最佳蒸压养护制度，
　　本研究主要内容包括：⑴磷渣作为胶凝材料化学性能的测定，对比研究S95级、S105级磷渣作为胶凝材料对胶砂标准稠度用水量、流动度、凝结时间、活性指数的影响，以化学性能的提高和球磨磷渣的能耗综合评判，确定磷渣球磨到S95级为最佳。⑵磷尾矿作为惰性填料制备硅酸钙板的研究，通过有限制均匀设计直接优化法设计实验配方，对实验结果进行二次多项式逐步回归求得最佳实验配比，对最佳配比制备试件进行密度、力学性能测试，改变蒸养制度，确定其最佳蒸养制度为180℃保温6h，保温6h制备出的制品D0.8类抗折强度＜5MPa、D1.3类制品抗折强度＜7MPa，力学性能未能达到预期的效果，再者磷尾矿的添加量不足5％，工业废弃物利用率较低，磷尾矿作为惰性填料制备硅酸钙板不具可行性。⑶磷尾矿的煅烧、分级处理，磷尾矿显微照片发现磷灰石、白云石和石英互相粘接在一起，不同矿物颗解离不充分，通过煅烧、破碎使得矿物颗粒分离，气流分级为富磷产物、富钙镁产物、富硅产物。分别在800℃、850℃、900℃及1000℃煅烧尾矿并分析煅烧后样品显微照片，得到最佳煅烧温度。将在该温度下煅烧尾矿物料在频率为15Hz条件下破碎，让不同矿物颗粒分离；再对破碎后的尾矿物料按照在5～40Hz间的8种频率由大到小依次进行气流分级，对分级后各频率对应物料做XRD衍射测试，并对XRD图谱全谱拟合进行定量分析。结果表明，850℃为最佳煅烧温度，磷尾矿在此温度下煅烧产物分离彻底且磷灰石颗粒结构未垮塌；在5～25Hz频率范围内为富磷产物，小于5Hz为富硅产物，大于25Hz为富钙镁产物。⑷煅烧分级尾矿制备硅酸钙板的研究，将分级出的富硅、钙镁产物、磷渣作为主要原料，通过有限制均匀设计直接优化法设计实验配方，并通过回归分析求得最佳实验配比，改变蒸养保温时间，测定保温时间对制品性能的影响，确定最佳配方、保温时间并对其制品进行系统各项性能测试。结果表明，180℃蒸养保温6h作为最佳保温时间，其抗折强度D0.8类＞5.5MPa、D1.3类＞9.5MPa，不燃性达到A1级，导热系数＜0.20W/m*K。

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第1章 绪 论

1.1 概述

1.2 磷尾矿的综合利用现状及存在问题

1.3 磷尾矿中回收磷资源的研究

1.4 固体废弃物在建材行业中的应用

1.5 国内硅酸钙板的研究现状及存在问题

1.6 课题研究的内容和意义

第2章 原材料、设备及试验方法

2.1 原材料及其性能

2.2 试验设备

2.3 试验方法

第3章 磷渣部分代替水泥对混凝土性能的影响

3.1 标准稠度用水量影响

3.2 流动度影响

3.3 凝结时间影响

3.4 活性指数影响

3.5 本章小结

第4 章磷尾矿作为惰性填料制备硅酸钙板

4.1 前期实验

4.2 系统实验设计与结果分析

4.3 本章小结

第5章 磷尾矿的煅烧与分级

5.1 实验步骤与方法

5.2 磷尾矿的煅烧与分级

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第6章 磷尾矿煅烧分级产物制备硅酸钙板

6.1 配方设计

6.2 实验结果及分析

6.3 不燃性测试

6.4 保温时间对制品强度的影响

6.5 结构组成与微观形貌分析

6.6 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

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