磷石膏水泥

1 绪论 (1)

1.1 选题背景及意义 (1)

1.1.1选题背景 (1)

1.1.2 选题意义 (2)

1.2磷石膏 (2)

1.2.1磷石膏的生产 (2)

1.2.2磷石膏的形态 (2)

1.2.3磷石膏的晶型 (3)

1.2.4磷石膏中的杂质 (4)

1.2.5杂质对磷石膏的影响 (4)

1.3 磷石膏利用现状 (5)

1.3.1磷石膏在建筑领域中的应用 (5)

1.3.2其他领域利用 (7)

1.4磷石膏综合利用存在的问题 (8)

1.5 粉煤灰的产生及危害 (9)

1.6 国内外粉煤灰综合利用[23] (9)

1.6.1粉煤灰利用项目种类和途径 (9)

1.6.2粉煤灰综合利用研究新进展 (10)

1.6.3粉煤灰开发利用过程中存在的问题 (11)

1.7 路面结构及我国路基材料现状 (11)

1.7.1路面结构 (11)

1.7.2我国路基材料现状 (12)

1.8 本文主要工作 (12)

1.8.1本文主要研究内容 (12)

1.8.2 预期目标 (13)

参考文献 (14)

1 绪论

1.1 选题背景及意义

1.1.1选题背景

磷石膏是生产磷酸时排出的一种工业副产物，用湿法制备磷酸产生的废渣其主要的成分是与天然石膏物理性质相类似的二水石膏。目前，全球每年达2.8亿吨的磷石膏排放量，而随着我国磷肥行业的快速发展，磷石膏近年排放量也已达5000万吨左右，占全球石膏排放量的18%，其中得到利用的只有900～1000万吨，达20%左右，利用率相当低。[1]

磷石膏的处理及综合利用目前还比较困难，国内对磷石膏的开发主要是做建材和水泥缓凝剂，年利用率还不到产生量的10％。据报道，近几年来，随着产能的大幅度增加，甘肃瓮福化工公司每年副产的磷石膏已经达到100万吨以上。如此大量的磷石膏只能露天堆放，对环境造成严重破坏。

粉煤灰在外省已成为有市场价值的资源，在我省有效利用率却很低。据省经委有关人士介绍，我省粉煤灰的综合利用领域比较狭窄，仅应用于水泥、新型墙体材料方面。日积月累，目前全省已有１亿吨的粉煤灰被白白抛弃。我省是全国燃煤电厂多、粉煤灰产生量大的省份之一，有火电企业25家。这些火电企业每年产生约220余万吨粉煤灰，除120万吨被水泥、新型建材制品企业综合利用外，其余百余万吨粉煤灰被堆放在露天堆灰场。大量堆积的粉煤灰有两大危害：一是污染环境，每遇恶劣天气，就成为空气严重污染的重要源头，同时对地下水源造成污染隐患；二是增加了电厂成本。

综上所述，为了保护环境，保护资源，提高我省磷石膏、粉煤灰的利用率，必须开发新的利用途径。本文以此为基础，研究利用磷石膏，粉煤灰做路面基层材料，这样便有效提高磷石膏，粉煤灰的利用率，解决堆放占地，环境污染等问题，节约成本，降低工程造价。

中广网兰州2011年11月29日消息称甘肃省政府下发《甘肃省“十二五”综合交通发展规划》，规划提出，今后五年甘肃省将以建成西北最重要综合运输枢纽为目标，努力建设“一横六纵”7条综合运输大通道，实现交通运输跨越式发展。“十二五”末实现公路通车里程13万公里以上，新建高速公路1600公里

以上，实现高速公路通车里程3600公里以上，确保完成所有县城至市州政府驻地通二级及以上公路。可以说，我省的公路事业正经历一个繁荣的大发展时期，公路建设需要大量的沙，石等材料，以路面基层材料为例，普通公路基层厚度一般为40cm，每公里需沙石材料约1.1万吨，而高等级公路基层厚度约为60cm，每公里则需沙石材料约3.4万吨。若采用磷石膏，粉煤灰修筑路面基层，可节约大量沙、石资源，同时降低工程成本。

1.1.2 选题意义

本文主要研究以磷石膏、粉煤灰为胶凝材料体系的路面基层材料，一方面可以有效解决我省磷石膏、粉煤灰利用率低、堆放占地、环境污染等问题，降低建设成本，节省不可再生资源；另一方面正赶上我省“十二五”建设，顺应当前建设的需要。所以说，本文的研究具有明显的社会效益、经济效益及环保效益；开展以磷石膏、粉煤灰为胶凝材料体系的路面基层材料的研究，并推广应用，是十分有必要的，意义重大。

1.2磷石膏

1.2.1磷石膏的生产

磷石膏是湿法生产磷酸时产生的工业副产物。工业上湿法磷酸的生产方法有二水物法、半水-二水物法、二水-半水物法和半水物法等。由于二水物法具有对磷矿石的品位较低、对设备腐蚀性较小等优点，我国湿法磷酸生产较多采用湿法二水物法。其主要反应方程式为：

Ca5(PO4)3F+5H2SO4+10H2O→5CaSO4·2H2O+3H3PO4+HF

湿法二水物法制备磷酸过程中产生的磷石膏，一般为黄白、浅黄、浅灰或黑灰色的细粉状固体，呈酸性，略有异味。磷石膏主要化学成分是CaSO4·2H2O，含量一般在70%以上。

1.2.2磷石膏的形态

磷石膏主要是以四种结晶形态存在：[24]

(1) 针状晶体

晶体的尺寸大小为：长80～500μm、宽20～100μm，厚5～10μm，长宽比约4～5。在反应料稠度很大时，这种晶体具有悬浮倾向，在料浆脱水时呈中性。

(2) 单分散板状结晶

晶体多为平行四边形或截菱形，结晶尺寸为：长40～200μm、宽30～150μm、厚5～10μm、长宽比约为1.3～1.5。湿法磷酸过滤时，这些晶体具有沿水平“层”相互堆积的倾向，从而产生不利于间隙液体移动的现象。

(3)密实晶体

由板状晶体转化而来，当板状晶体厚度增长到几十μm时，即形成密实晶体，它的形成条件与板状晶体相似。

(4)多晶体核晶体

是有“毛刺”的密实晶体的聚合体，其形状类似一个50～100μm的球体，这种晶体在湿法磷酸生产时具有良好的过滤性能。

1.2.3磷石膏的晶型

根据磷石膏的晶型和杂质可将磷石膏进行分类，出现多种磷石膏的晶型是由诸多因素共同决定的，其中最主要的因素如下[2]:

(1) 磷石膏中含有少量的氧化铝杂质，沿c轴方向生长的二水石膏受到抑制主要是由铝杂质影响的，从而在这种情况下，晶体将形成晶核。

(2)磷石膏出现针状的晶体和沿晶芽方向生长结晶的晶核，主要是由磷酸盐的比表面积即反应活性所决定的，其比表面积又是由反应的时间所决定的，而硫酸钙的过饱和度是在较短的时间内出现的。若硫酸钙的过饱和度低，沿c轴方向增长的二水石膏出现增多的趋势，而且晶型还会生长成针状的;相反，若硫酸钙的过饱和度高时，沿c轴方向增长的二水石膏减少，晶体可能生成晶核。

(3)有些磷石膏的晶体很薄，变薄主要是因为高浓度的P2O5侵蚀磷石膏，同时还会有逆反应产生。