【摘 要】
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采用硫酸湿法分解磷矿石萃取磷酸后产生的磷石膏废渣,目前未能有效资源化利用,大量堆积不仅浪费土地资源,还会造成水体及环境污染,已成为磷化工行业亟待解决的难题之一。磷石膏资源化利用最大问题是其中可溶磷的不利影响,一些前处理措施能一定程度减轻但不能有效消除,论文提出以高温煅烧方式获得硬石膏胶凝材料同时有效去除磷石膏中可溶磷杂质,为磷石膏资源化利用发展新的利用途径。首先通过探究增加煅烧温度直至850℃后磷
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采用硫酸湿法分解磷矿石萃取磷酸后产生的磷石膏废渣,目前未能有效资源化利用,大量堆积不仅浪费土地资源,还会造成水体及环境污染,已成为磷化工行业亟待解决的难题之一。磷石膏资源化利用最大问题是其中可溶磷的不利影响,一些前处理措施能一定程度减轻但不能有效消除,论文提出以高温煅烧方式获得硬石膏胶凝材料同时有效去除磷石膏中可溶磷杂质,为磷石膏资源化利用发展新的利用途径。首先通过探究增加煅烧温度直至850℃后磷石膏中可溶磷含量和白度的变化,以确定合适的煅烧温度,同时对比煅烧0.5、1.0和1.5 h对可溶磷含量以及白度的影响,采用XRD（X-ray diffraction）和SEM（Scanning electron microscope）手段分析煅烧后的磷石膏物相组成和形貌。试验研究结果表明,随着煅烧温度的升高,磷石膏中可溶磷含量逐渐降低,800℃煅烧1 h时可溶磷含量接近于零;白度随着煅烧温度的升高,先增大后减小,当煅烧温度超过700℃后由于磷石膏中含铁类杂质分解和氧化,白度开始降低;需要构建还原性气氛,才能保证煅烧后的磷石膏保持较高白度。煅烧温度超过300℃才开始出现硬石膏,但达到600℃才全部出现硬石膏相。研究结果还发现,磷石膏中的可溶磷含量与p H值呈现一定程度的负相关,可溶磷含量低于0.05%时p H值均大于6,可以采用p H值初步判断磷石膏以及煅烧等方式处理后的可溶磷含量。然后对煅烧温度超过600℃的磷硬石膏粒度和流动性进行分析,进一步确定合适煅烧制度。结果表明磷石膏800℃煅烧1 h后,磷硬石膏流动性明显增加,磷石膏的板状晶体棱角开始消失,说明800℃煅烧的磷硬石膏综合性能最佳。进一步采用800℃煅烧后的磷硬石膏制备胶凝材料,研究强度发展和水化情况。结果显示磷硬石膏强度发展相对缓慢,3 d抗压强度为1.4 MPa,但14 d就已经达到甚至超过磷建筑石膏的强度。磷硬石膏水化3 d时只有部分硬石膏水化形成二水石膏,28 d时仍有较多硬石膏存在,随水化龄期延长p H值增加接近中性,说明可溶磷保持较低水平,磷硬石膏的凝结时间长达1 d以上,远远长于磷建筑石膏的几分钟时间,这可以应用于一些磷建筑石膏需要缓凝的应用场所。最后研究了不同活性激发方式对磷硬石膏胶凝材料基本性能的影响。结果表明掺加激发剂和粉磨均对磷硬石膏的水化硬化具有促进作用。磷建筑石膏掺量为3%时,磷硬石膏28 d的水化率达到71.4%,抗压强度为20.5 MPa;明矾掺量为1%时,磷硬石膏28 d的水化率达到76.8%,抗压强度为24.2 MPa。粉磨5分钟后,磷硬石膏的凝结时间可以降低到24 h以内,14 d抗压强度达到14.5 MPa。可以认为磷硬石膏采用掺加建筑石膏和通过粉磨等方式提高早期强度,可以使得磷硬石膏胶凝材料用于更多场所。
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