预处理工艺影响磷石膏水泥砂浆性能研究
磷化工废渣特性及其在水泥中的应用研究
磷化工废渣特性及其在水泥中的应用研究武汉理工大学硕士学位论文磷化工废渣特性及其在水泥中的应用研究姓名：陈永忠申请学位级别：硕士专业：建筑材料与工程指导教师：龙世宗20070601武汉理工大学硕士学位论文中文摘要我国磷化工业发展迅速，每年排放几千万吨磷渣和磷石膏没有很好利用，已成为影响该行业可持续发展的一大障碍。
本文针对磷渣和磷石膏在水泥和混凝土中利用存在的凝结时间长、活性低等问题开展研究。
在磷渣活性激发的研究中，通过实验采用化学激发的方法，确定了最佳激发方案及大掺量磷渣硅酸盐水泥的配料方案；而在磷石膏的改性研究中，采用将可溶磷固化技术、成球加工技术使之符合水泥厂用作水泥调凝剂的要求。
同时运用x射线衍射仪、等离子发射光谱仪等现代分析测试手段，检测物质的组成和结构，阐述其作用机理。
研究结果表明，通过化学激发磷渣，可以大幅度提高其活性，在磷渣细度350m2／kg、掺量40％情况下，可以生产32．5强度等级磷渣硅酸盐水泥，其3d和28d强度可以赶上或超过相同细度、掺量的矿渣硅酸盐水泥；激发剂最佳因素水平组合为A282Cl。
研究还表明：微量的可溶磷酸盐对硅酸盐水泥有很强的缓凝作用，而难溶磷酸盐的缓凝作用不明显；分别采用A和B两种碱性物质对磷石膏改性，结果表明，A改性效果优于B。
磷石膏改性最佳流程为：采用6％的A对磷石膏改性成球球径15Illm左右，然后在140℃干燥处理15分钟，改性磷石膏球抗压强度能达到4MPa,其作为水泥缓凝剂与天然石膏性能相当，该处理方法经济使用，能满足实际生产要求。
关键词：磷石膏，磷渣，化学激发，磷渣硅酸盐水泥，调凝剂武汉理工大学硕士学位论文AbstractWi血the of tonsofrapidlydevelopmentphosphorousindustry,millionsfromthis andbyproductsproduced sector,phsphogypsumphosphorousslag PS ，ale notutilized becomesthemainobstaclethesustainableproperly，which affectingadvancementoftheindustry．Inthis iscarriedoutbasedonthe thatstudypaper,the problemsphsphogypsumand Callresultin timeandloweractivationwhensh90'S1phosphorous longersettingusedincgnlentandeoneret．Onthe ofPS mostsuitable ofchemicalstudy activiation，the compoundtheactivationismadeand PSat contentisphosphorousslagcement PSC withhi曲erthe ofchemicalthecour跎ofthe onpracticedbyusingwayactivation．During studymodificationof of thesolublephosphogypsum，thetechnologymakingphosphatesasinsolubleand a托testedtomeetthe ofprocessingsphericity requirementsbeingretarder．Some and suchasmodem diffractioninanalyzingtestingwaysX-raysourceasforatomicemssionqualitative XRD ，inductivelyplasmatheformusedtodetectandstructureofmaterialsandtospectrometry ICP-AES alemakecommentsonmechanism．processThemsults thatPSisactivated ofshow by the chemicalgreatlyusingwaycanbePSC with PSatcontentofactivation,32．5produced350m2／kg 40％，thereachOr theat and ofthePSCcan P??Swiththe 盛qnxes订ength surpass3days28dayssurfacecontent．Themostsuitablefactor ofand combinationactivationspecificadditiveisA282CI．ofTheresearchindicatesasmall soluble havequantity phosphatessignificant retardationeffecton samecontentofcement,whilethe insoluble havephosphates lessretardation the wimtwoalkalieffect．Bymodilyingphosphogypsumsubstances,Aand Aisresultsshow betterthanB．ThesuitableB，respectively，thegeneralmodificationon asthewimprocessphosphogypsumfollows：modifyphosphogypsumAatthecontentof6％．thenextrudeitinto thediameterof15sphericity埘t1111武汉理工大学硕士学位论文millimeters itfor at15minutesthe ofapproximately，finallydrytemperature140" 2．Themodified ballscallholdtheimumphosphogypsumcompressiveasmuchas andhave4MPa thesame when strength peffb皿锄ce硒retarder comparedwithnatulalthe is andcanmeet theneedsofrealisticgypsum,theprocesspracticalproduction．Keywords：phsphogypsum,phosphorousslags，chemicalactivation，phosphorousslagcement,retarderIll此页若属实．请申请人及导师签名。
石灰中和预处理磷石膏试验研究
石灰中和预处理磷石膏试验研究巴太斌;徐亚中;卢文运;王利娜;石志刚【摘要】采用生石灰对磷石膏进行中和预处理,分别探讨磷石膏杂质含量、pH值及物理性能随生石灰掺量的变化规律.结果表明:磷石膏的除杂顺序与杂质含量关系密切,当可溶性氟含量超过0.3%时,优先中和可溶性氟;在磷石膏呈弱酸性时,其性能较佳,建议石灰中和改性磷石膏的最佳pH值为4~5;磷石膏的物理性能受生石灰掺量的影响很大,并对其影响机理进行了分析.%Using lime neutralization to pretreatment phosphogypsum,respectively discussed the change rule of impurity content, pH value,as well as the physical properties with the lime dosage. The results show that the removal sequence of phosphogypsum is closely related with the content of impurities. When the content of soluble fluorine is more than 0.3 percent,priority neutralizes the soluble fluorine. The performance of obtained phosphogypsum is better when it is weak acidic. It is suggested that the optimal pH range of lime neutralization modified phosphogypsum is 4~5. The physical properties of phosphogypsum are greatly affected by the content of lime content,and the influence mechanism is analyzed.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2018(045)002【总页数】5页(P96-99,102)【关键词】磷石膏;生石灰;可溶性杂质;pH值【作者】巴太斌;徐亚中;卢文运;王利娜;石志刚【作者单位】河南建筑材料研究设计院有限责任公司,河南郑州450002;河南建筑材料研究设计院有限责任公司,河南郑州450002;河南建筑材料研究设计院有限责任公司,河南郑州450002;河南建筑材料研究设计院有限责任公司,河南郑州450002;河南建筑材料研究设计院有限责任公司,河南郑州450002【正文语种】中文【中图分类】TQ177.3+20 前言据不完全统计，我国磷石膏的年排放量目前已达8000万t左右，累计堆存量超过3.5亿t，且排放量依然逐年增大[1]。
磷石膏基水泥混凝土研究
副产约 １ ． ５亿 ｔ ，其 中约 ５ ６ ％被堆 放，１ ４ ％排入 河流及 大海，
只有 ３ ０ ％被用来再生 。改革开放 以来 ， 我 国的磷肥业飞速发
竺
４ ． １ ９ １ ２． ９ ７ ７ ４ ８ ３ ９ Ｏ８ ５ ９３
已经成为磷肥行业实现可持续 发展 的关键 。
１ ． ２国 内相 关 研 究
Ｆ
Ｐ ｚ Ｏ５ 合 计
４７ ． ３ ０ ０２０ Ｉ １ ０ ９ ９ ７ ０
磷石膏使用前需要经过改性处理 ，共有 三种改性方案 。 按照磷石膏： 矿渣 ： 钢渣质量 比为 ４ ５： １： ２取 料 ， 混合均 匀后
第９ 期（ 总第 １ ６ １ 期）
试验 研 究 ■
磷 石 膏 基 水 泥 混 凝 土 研 究
李祥河 （ 科之 杰新材料集 团有限公 司 ， 福建 厦 门 ３ ６ １ ０ ０ ０ ）
摘
要
本 文以改性后的磷石 膏、 矿 渣、 钢渣和 少量硅 酸盐熟料粉 制备磷石 膏基 水泥 ， 并 用此水泥拌制干硬性 混
分 如表 １ 所示 。
按 照磷 石膏 ： 矿渣粉 ： 矿渣 熟料 粉－钢渣 的质 量 比为
于过筛 。具体差异见表 ４ 。
表 ４ 磷石膏的三种改性方案
的能力 ， 还 能有效 改善其起砂性能 。氢氧化镁 能和二 氧化碳
反应 生成碳酸镁 ， 堵塞水泥石 中的毛细管 ， 阻止碳化的深入 ；
（ ４ ） 硅酸盐水泥熟料。硅 酸盐水泥熟料取 自闽福水泥有 限公 司 ， 外观为黑色固体颗粒 ， 化学成分 如表 ５所示 。
关键词
磷 石膏基水泥 ； 干硬性混凝土 ； Ｓ Ｅ Ｍ 测试 ； 混凝 土强度
１ 绪 论
原状磷石膏对水泥凝结时间及强度的影响
原状磷石膏对水泥凝结时间及强度的影响摘要：本文主要研究原状磷石膏作为水泥缓凝剂对水泥凝结时间及强度的影响关键词：磷石膏缓凝剂水泥凝结时间原状磷石膏对水泥性能的影响1.1对水泥凝结时间的影响这部分实验主要以天然二水石膏为基准，研究不同石膏掺量时，原状磷石膏对水泥凝结时间的影响。
实验结果如表1-1表1-1凝结时间表(h-min)注：实验环境，干球温度23摄氏度；湿球温度21.5摄氏度；湿度85%W/C=0.28由表1-1和图1-1不难看出，除石膏掺量为4%时水泥初凝时间出现反常现象外，掺原状磷石膏的水泥凝结时间均比掺天然二水石膏的要长，但初凝时间并不是延长很多。
（笔者认为这可能是由于实验误差造成，而且所用水泥熟料在磨细的过程中以混入了少量石膏。
）尽管如此这组实验还是证明了磷石膏中的杂质对水泥的凝结有反作用，能使水泥凝结时间延长[4]。
同时天然二水石膏在掺量为5%、原状磷石膏在4%时它们的初凝时间都减小，这可能是因为石膏掺量过大时，在水泥水化初期形成大量的钙矾石而造成[5] 。
图1-1据有关文献报道，研究磷石膏对熟料矿物和熟料水化影响机理时业已证实，磷石膏可以延缓水化作用过程。
但各种矿物的缓凝机理是不尽相同的。
当磷石膏存在时，水化就会在其矿物表面吸附磷酸盐离子形成难溶的磷酸盐薄膜。
由于C3S的水化速度很快，所以在悬浮液搅拌的条件下，液相中产生的硫酸钙就不会在C3S表面上形成稳定薄膜。
而C3A的水化则更为复杂，通过热力学分析和化学分析，证实了限制水化铝酸盐的形成物顺序是，先是不溶性磷酸盐的形成，后是水化硫铝酸盐的形成。
在C3A和硫酸盐离子还未相互作用的诱导期，取决于液相中P2O5的浓度，亦即取决于磷石膏的掺量和磷石膏中可溶性P2O5的含量。
并且掺加磷石膏的水泥水化时，不仅在熟料矿物表面形成磷酸盐薄膜，在硫酸钙晶体上也形成磷酸盐薄膜，降低了硫酸盐的溶解速度，延缓了钙矾石的形成，从而影响到水泥的凝结时间[6]。
石灰中和预处理磷石膏试验研究
响机理是研究利用磷石膏制备高强半水石膏一个重要的出发 程力学性能随生石灰掺量的变化规律进行了研究，综合比较
点州。在以磷石膏为原料生产建筑石膏制品时，首先要进行除 发现，石灰掺量的变化对磷石膏的工程性质有较大影响。
尽管国内外研究者针对磷石膏已经做了很多有价值的工
基 金项目 ：河南省科 技攻关 计划项 目（１６２１０２２１０１４３）
全 国 中文核 心期 刊
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中国科技核心期刊
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石灰中和预处理磷石膏试验研究
巴太斌 ，徐 亚 中，卢文 运 ，王利 娜 ，石 志刚 （河南建筑材料研究设计院有限责任公司，河南 郑州 ４５０００２）
摘要 ：采用生石灰对磷石膏进行中和预处理，分别探讨磷石膏杂质含量、ｐＨ值及物理性能随生石灰掺量的变化规律。结果表明：
Ｏ 前 言
杂处理，消除有害杂质对石膏建材制品性能的影响，这是保证 建筑石膏产品质量，实现其建材资源化、产业化的关键。
据不完全统计，我国磷石膏的年排放量目前已达 ８０００万 ｔ
综合国内外磷石膏除杂方法，主要采用水洗、筛分、球磨、
左右，累计堆存量超过 ３．５亿 ｔ，且排放量依然逐年增大［１】。与 石灰中和、闪烧等预处理工艺，其中石灰中和工艺简单、成本
天然石膏相比，磷石膏中含有磷、氟、有机物等杂质，这些杂质 低，除杂效果显著，应用较为广泛 ＿叼。周富涛和石宗利ｒ７】采用
对建筑石膏及其制品的危害很大翻。其中，可溶性磷杂质对磷 石灰中和法预处理磷石膏制备建筑石膏，结果表明，加入３％
石膏性能影响最大，可使磷石膏的凝结时间延长，强度降低； 生石灰中和预处理的磷石膏在 １５０℃煅烧，陈化 ４ ｄ工艺条
破解磷石膏综合利用难题的专业技术分析报告
破解磷石膏综合利用难题的专业技术分析报告一、引言亚洲磷都位于中国云南省，这里拥有丰富的磷矿资源，是全球最大的磷化工产业基地。
然而，随着磷化工产业的快速发展，磷石膏废渣的处理和综合利用问题日益凸显。
本报告将针对亚洲磷都破解磷石膏综合利用难题的专业技术进行分析，以期为相关领域的技术研发和应用提供参考。
二、磷石膏的产生和危害磷石膏是磷化工产业的主要废渣之一，其产生量巨大，且含有大量的磷、硫等有害元素。
如果处理不当，磷石膏不仅占用大量土地，还会对环境和人类健康造成严重影响。
因此，如何有效处理和综合利用磷石膏已成为全球关注的焦点。
三、亚洲磷都破解磷石膏综合利用难题的专业技术1.强化预处理技术：为了提高磷石膏的利用价值，亚洲磷都采用了强化预处理技术。
该技术主要包括破碎、磨细、洗涤等环节，可以去除磷石膏中的有害元素，提高其纯度和白度。
同时，通过控制颗粒大小和形态，还可以改善磷石膏的物理性能。
2.改性处理技术：改性处理技术是提高磷石膏活性的一种有效方法。
亚洲磷都采用了化学改性、热改性等技术，改变磷石膏的表面结构和化学性质，提高其反应活性和相容性。
这些改性技术不仅可以增加磷石膏在建筑材料、路基等领域的应用范围，还可以显著提高其综合利用价值。
3.复合利用技术：为了充分利用磷石膏的资源价值，亚洲磷都还开发了复合利用技术。
该技术将磷石膏与其他材料进行复合，制备出新型的建筑材料、保温材料、路基材料等。
这种技术不仅可以实现磷石膏的高效利用，还可以降低其他材料的使用量，减少对环境的影响。
4.过程控制技术：为了实现磷石膏综合利用的可持续发展，亚洲磷都还采用了过程控制技术。
该技术主要包括环保监测、能源消耗监测、废弃物排放监测等方面，可以实时监控磷化工生产过程和废弃物产生情况，为优化生产工艺和废弃物处理提供数据支持。
5.循环经济模式：亚洲磷都积极推行循环经济模式，通过构建企业内部循环圈和产业间循环圈，实现磷石膏等废弃物的减量化、资源化和无害化处理。
磷石膏研究报告
磷石膏研究报告磷石膏是一种常见的工业副产品，也是一种重要的矿物资源。
磷石膏主要由磷酸钙组成，是一种无毒、无害、无放射性的矿物质，在农业、建筑、环保等领域有着广泛的应用。
本研究将从其物化性质、应用价值及处理利用等方面进行综述。
一、物化性质磷石膏是一种白色或淡黄色的粉末状物质，松散度大，有很好的压实性。
其化学成分主要是CaSO4·2H2O和少量的磷酸盐、硅酸盐等。
其水溶度非常低，几乎不溶于水，但可以在水中形成胶体，具有吸附性和离子交换作用。
二、应用价值1.在农业方面，磷石膏可以作为一种优质的磷源被广泛应用。
其含有的磷酸盐可以为作物提供养分，促进作物的生长发育；同时由于其pH值较高，可以调节土壤酸碱度，改善土壤环境；此外，磷石膏还可以促进作物的抗逆能力，提高作物的品质和产量。
2.在工业和建筑方面，磷石膏可以用于制造石膏板和石膏制品等。
同时由于其物化性质的稳定性和无毒性等特点，还可以用于环保领域中沉降重金属离子、治理酸性污水等。
三、处理利用尽管磷石膏具有广泛的应用前景，但由于其产生过程中存在的成分问题，对环境也具有一定危害。
因此，如何处理利用磷石膏成为一个亟待解决的问题。
目前主要有以下几种方法：1.水泥焙烧法：通过将磷石膏与水泥进行共烧，可以得到一种具有良好活性的磷酸钙类材料，称为SFC（硫铝酸盐水泥），可以替代部分水泥，降低碳排放。
2.硫酸法：通过硫酸和磷石膏反应而得到的磷酸钙除杂剂。
可以用来除去废水中的重金属离子和氮酸根离子等污染物。
3.综合利用：将磷石膏与其它废弃物如煤矸石等混合使用并进行固化，可以得到一种混凝土类材料，对于治理部分污染土地或者建设垃圾填埋场等具有良好的应用前景。
总之，磷石膏作为一种重要的工业副产品和矿物资源，其应用前景十分广阔。
但是在利用过程中仍需要加强科研和技术创新，开发出更多的利用方法，实现资源的最大化利用和污染治理的双重目标。
磷石膏的综合利用及其在建筑材料领域的应用研究进展
第43卷第2期2024年2月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYVol.43㊀No.2February,2024磷石膏的综合利用及其在建筑材料领域的应用研究进展周㊀武1,2,李㊀杨1,2,冯伟光3,苏㊀轶1,2,揭伟哲1,2,张㊀华1,2,倪红卫1,2 (1.武汉科技大学钢铁冶金与资源利用省部共建教育部重点实验室,武汉㊀430081;2.武汉科技大学钢铁冶金新工艺湖北省重点实验室,武汉㊀430081;3.青岛睿海兴业管理咨询服务有限公司,青岛㊀266041)摘要:磷石膏是湿法制备磷肥工艺过程中的副产物,主要物相是CaSO4㊃2H2O㊂我国磷石膏产量居世界第一,综合利用率却不到50%,堆存量已达8亿吨,对生态环境造成了严重破坏,因此,探索磷石膏的有效利用途径已迫在眉睫㊂本文对磷石膏综合利用主要领域的研究现状进行了分析,其中磷石膏在化工领域的利用率仅有5%,在农业领域的利用率也只有2%,而建筑材料领域是目前磷石膏的主要应用领域㊂目前将磷石膏应用于水泥缓凝剂㊁石膏砌块和水泥砂浆已经实现了工业化;将磷石膏应用于胶凝材料和路基材料,由于浸出毒性的问题,并未大规模应用;将磷石膏用作填充剂则因为材料强度较低,仅仅停留于实验室探索阶段㊂最后展望了未来无害化利用磷石膏技术研究的发展趋势,以期为解决磷石膏的堆存问题提供参考㊂关键词:磷石膏;综合利用;应用领域;建筑材料;研究现状;发展趋势中图分类号:X781㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)02-0534-09 Research Progress on Comprehensive Utilization of Phosphogypsum and Its Application in the Field of Building MaterialsZHOU Wu1,2,LI Yang1,2,FENG Weiguang3,SU Yi1,2,JIE Weizhe1,2,ZHANG Hua1,2,NI Hongwei1,2 (1.Key Laboratory for Ferrous Metallurgy and Resources Utilization of Ministry of Education,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan430081,China;2.Hubei Provincial Key Laboratory for New Processes of Ironmaking and Steelmaking,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan430081,China;3.Ruihai Xingye Management Consulting Service Co.,Ltd.,Qingdao266041,China)Abstract:Phosphogypsum is a byproduct in the wet process of phosphate fertilizer production,with its main phase being CaSO4㊃2H2O.Despite China being the world s largest producer of phosphogypsum,its comprehensive utilization rate is below50%.The accumulated stock has reached800million tons,causing severe ecological damage.Therefore,exploring effective utilization methods for phosphogypsum is urgently needed.This article analyzes the current research status of the comprehensive utilization of phosphogypsum in various fields.Currently,the utilization rate of phosphogypsum in the chemical industry is only5%,and in agriculture is a mere2%,while the building materials sector remains its primary application field.Industrial applications such as using phosphogypsum as a cement retarder,gypsum block,and cement mortar have been industrialized.However,its application in cementitious materials and subgrade materials has not been widely adopted due to concerns about leaching toxicity.The use of phosphogypsum as a filler is still in the experimental exploration phase due to the relatively low strength of material.The paper concludes by envisioning the future trends in the research on environmental friendly utilization of phosphogypsum,aiming to provide references for resolving the stockpile issue of phosphogypsum.Key words:phosphogypsum;comprehensive utilization;application field;building material;research status;development trend收稿日期:2023-09-11;修订日期:2023-11-10基金项目:国家自然科学基金面上项目(52374344)作者简介:周㊀武(1998 ),男,硕士研究生㊂主要从事固废回收利用的研究㊂E-mail:2528548316@通信作者:李㊀杨,博士,副教授㊂E-mail:liyang2468@第2期周㊀武等:磷石膏的综合利用及其在建筑材料领域的应用研究进展535㊀0㊀引㊀言中国作为农业大国,大多数耕地缺少作物所必需的磷元素[1],对磷肥的需求量约为850万吨/年㊂一般来说,湿法是生产磷肥最主要的工艺[2]㊂该工艺以硫酸和磷矿石为原料,将磷矿石置于硫酸中分解,经萃取㊁分离等工艺后制得磷酸;再向磷酸中加入不同种类的原料(如磷矿石㊁氨气㊁石灰等)制得磷肥,湿法制磷肥工艺流程如图1所示,反应如式(1)所示㊂Ca 3(PO 4)2+2H 2SO 4ң3CaSO 4+2H 3PO 4(1)生产经验表明,每生产1t 的磷肥就会伴生近5t 的磷石膏[3]㊂我国磷石膏产地较为集中,基本上分布在云贵地区㊁长江中下游地区以及山东地区[4](见图2)㊂据中国磷复肥工业协会统计,2021年中国磷石膏产量突破8000万吨,2022年总堆存量已达8亿吨[5],而2021年巴西的产量只有1237万吨,塞尔维亚的产量仅有81万吨[6]㊂中国磷石膏产量居世界第一,综合利用率却不到50%,相比日本等国家近100%的利用率,中国的磷石膏综合利用能力亟须增强[7](见表1)㊂图1㊀湿法制磷肥工艺流程图[2]Fig.1㊀Flowchart of wet process for phosphate fertilizer production[2]图2㊀中国磷石膏产地分布[4]Fig.2㊀Distribution of phosphogypsum producing areas in China [4]表1㊀部分国家磷石膏综合利用现状[7]Table 1㊀Comprehensive utilization status of phosphogypsum in some countries [7]地区主要处置措施比利时约90%用于石膏建筑材料,8%左右用于农业,少量临时堆存巴西主要用于农业,使用量已超过产生量加拿大磷酸生产已停止,堆场表层 人造土 后复垦种植人造林芬兰堆存为主,少量用于农业㊁道路等试点哈萨克斯坦主要用于农业土壤改良波兰少量用于农业印度约45%用于制造水泥,10%用于农业摩洛哥排入海洋菲律宾部分用于水泥㊁农业,少量进行稀土元素回收试点俄罗斯农业㊁道路应用已实现商业化美国堆存为主,少量用于农业日本100%用于石膏建筑材料及水泥缓凝剂1㊀磷石膏的性质及危害1.1㊀磷石膏的性质磷石膏一般呈灰色粉末状,受杂质的影响也可能呈黄白色㊁浅灰白色或黑灰色(见图3(a)),其粒径一般为5~150μm,晶体形貌有针状㊁单分散板状㊁多晶核和密实四种形态,但以板状晶体为主[8](见图3(b))㊂磷石膏的成分十分复杂,其主要化学组成是CaO 和SO 3,还有少量的Al 2O 3㊁Fe 2O 3㊁SiO 2等(见表2)㊂此外,磷石膏中还存在一些有机物㊁氟化物㊁重金属离子以及微量的放射性元素[9]㊂磷石膏的XRD 谱如图4所536㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷示,其主要物相结构是CaSO 4㊃2H 2O,还有少量的共晶磷(CaHPO 4㊃2H 2O)和SiO 2[10]㊂另外,部分磷石膏中还含有难溶磷(Ca 3(PO 4)2)以及难溶氟(CaSiF 6㊁CaF 2)等杂质[11]㊂图3㊀磷石膏的实物图与SEM 照片[8]Fig.3㊀Physical and SEM images of phosphogypsum [8]表2㊀磷石膏的化学成分[9]Table 2㊀Chemical composition of phosphogypsum [9]Composition CaO SiO 2Al 2O 3K 2O SO 3Fe 2O 3P 2O 5TiO 2MgO F LOIMass fraction /%27.0508.336 1.2730.81237.9490.5780.8020.1320.113 1.30321.652图4㊀磷石膏的XRD 谱[10]Fig.4㊀XRD pattern of phosphogypsum [10]1.2㊀磷石膏的危害未经处理的磷石膏含有P㊁F㊁重金属以及放射性元素,长时间的堆存对环境和人类都有较大的危害㊂研究[12]表明,磷石膏中的有毒元素会在雨水的冲刷下进入水循环,破坏生态平衡㊂此外,磷石膏中放射性元素虽然含量极低,但长期处于堆存区域仍会引起身体不适甚至癌变㊂本着废弃物资源化利用的原则,人们采用各种手段对磷石膏加以利用,均取得了不错的效果㊂例如利用磷石膏生产化工原料㊁改性土壤㊁生产建筑材料等㊂但相较于国内日渐增长的堆存量,这些利用手段对磷石膏的利用量显得杯水车薪,整个行业亟须一种更高效的方法来应对这种情况㊂2㊀磷石膏的回收利用目前磷石膏的综合利用主要在化工㊁农业以及建筑材料三个领域[13]㊂化工领域消耗量占比5%左右,农业领域消耗只占2%左右,除22%左右用于外供联营,其余磷石膏基本投入建筑材料领域㊂该领域消纳磷石膏的手段种类较多,可用于生产各种水泥㊁砌砖㊁凝胶材料㊁路基㊁填充剂等[14],虽然生产的建筑材料存在强度较低㊁浸出毒性大的问题,但该领域前景广阔,是目前解决磷石膏堆存问题的最有效手段㊂2.1㊀化工领域磷石膏在化工领域的利用一般是利用其中的Ca㊁S 等元素生产硫酸钙㊁硫酸氢钙等,但是过多的杂质使得生产成本较高,只能局限于实验室或者小规模试验生产,难以处理堆存量巨大的磷石膏㊂Xu 等[15]以磷石膏为原料,在100ħ条件下利用硫酸溶液制备出短柱状无水微米CaSO 4,该材料经NaOH-硬脂酸改性后,用作聚氯乙烯(PVC)的填充剂可显著提高其综合力学性能㊂Zdah 等[16]以磷石膏和LiOH㊃H 2O 为原料,在常温常压的水溶液中反应制得Ca(OH)2和Li 2SO 4㊃H 2O,发现反应时间为3h㊁磷石膏和LiOH㊃H 2O 浓度分别为2.0和4.1mol /L 时磷石膏的转化率最高㊂李冬丽等[17]以磷酸与磷石膏制备㊀第2期周㊀武等:磷石膏的综合利用及其在建筑材料领域的应用研究进展537的硫氢化钙为原料,合成出饲料级硫酸氢钙,为综合利用磷石膏提供了宝贵的指导意见㊂目前制约这一领域发展的最主要原因就是杂质去除问题,如何低成本㊁高效率净化磷石膏是打破瓶颈的关键因素,也是未来科学工作者们需要突破的方向㊂2.2㊀农业领域农业领域主要利用磷石膏中的酸性成分改良盐碱地,或利用其中所含的P㊁Ca等元素来增强土壤肥力㊂也有部分学者逆向思维,通过改性工艺使磷石膏能够改良酸性土壤㊂Sagna等[18]在探究磷石膏对盐碱土壤的调理效果时发现有机改良剂配合磷石膏能够显著降低盐碱土壤的碱化度㊂Panda等[19]另辟蹊径,在700ħ的条件下通过共热解香蕉花梗和磷石膏制备出一种生物炭磷石膏复合材料,该材料应用于酸性红壤可提高土壤中硫酸盐的含量,增强土壤肥力㊂此外,由于磷石膏在未经处理之前难以用于酸性土壤改良,严建立等[20]通过向磷石膏中配加石灰制得酸性土壤改良剂,发现在磷石膏掺量较少的情况下,该酸性土壤改良剂能够有效降低土壤中Cd㊁Cr㊁Pb的含量㊂综合上述分析可知,未经除杂的磷石膏不但没有调节土壤环境的能力,其中所含有的有毒元素反而会污染土壤和地下水,危害生态环境和人类健康㊂因而利用磷石膏对土壤进行改性的适用范围较窄,发展潜力不足㊂2.3㊀建筑材料领域建筑材料领域是目前回收利用磷石膏的主要途径,也可能是未来解决磷石膏堆存问题的发展方向㊂该领域主要利用磷石膏中的Ca㊁Si等有效元素,通过添加水泥或耦合其他固废,在碱性环境下发生火山灰反应制备得到各类建筑材料[21],反应原理如下:CaO+H2OңCa(OH)2ңCa2++OH-(2)Ca2++2OH-+SiO2ңC-S-H(3)Ca2++2OH-+Al2O3ңC-A-H(4)SiO2+OH-+H2Oң[H3SiO4]-(5)AlO2-+OH-+H2Oң[H3AlO4]2-(6)[H3SiO4]-+[H3AlO4]2-+Ca2+ңC-A-S-H(7)反应生成的C-S-H㊁C-A-H以及C-A-S-H具有很强的胶结作用,在脱水固化后能够大幅度提高材料的强度[22]㊂目前,磷石膏在建筑材料领域的利用有以下几种手段:制成胶凝材料以替代部分水泥的使用;制成填充剂以降低建筑材料孔隙率;直接制造水泥,降低生产成本;制造石膏砌块减少烧结砖的生产;制造路基材料㊁水泥缓凝剂等㊂2.3.1㊀胶凝材料胶凝材料能在水化反应后形成坚固的石状体,并胶结其他物料,在建筑材料领域具有广泛的应用㊂利用磷石膏制备胶凝材料不但可以减少水泥的使用,还能有效缓解磷石膏的堆存压力㊂魏兴[23]以磷石膏㊁无水石膏㊁钢渣和硅酸盐水泥(P㊃Ⅱ52.5)为原料,添加少量增效剂制备出一种复合胶凝材料,该胶凝材料28d抗压强度可达51.5MPa,一定程度上可减少P㊃C32.5水泥的使用㊂而胡修权等[24]向磷石膏基胶凝材料中掺入聚丙烯酸系高分子进行改性,发现磷石膏质量分数为40%时,样品28d抗压强度达到47.5MPa,相比未改性样品提高了25%以上㊂Gong等[25]以水泥和磷石膏为原料,探究了磷石膏制备复合胶凝材料的潜力,发现磷石膏质量分数为10%时,复合胶凝材料28d抗压强度可达49.8MPa㊂刘冬梅等[26]以质量比为20ʒ72ʒ8的磷石膏㊁磷渣㊁水泥熟料为原料,掺入质量分数为1.5%的水玻璃,制备出的复合胶凝材料28d抗压强度可达43MPa㊂虽然磷石膏制备的胶凝材料强度达标,但其对有毒元素的固化效果却不尽如人意,并不能够完全替代水泥在生产中的地位㊂2.3.2㊀建筑材料填充剂建筑材料填充剂通常不与物料组分发生反应,但又可以有效改善物料性能㊂近年来发现利用磷石膏制备建筑材料填充剂可以有效固化其中的有害元素,其固化原理如图5所示㊂黄琬等[27]以磷石膏为原料压制团粒,并对团粒的填充效应进行多角度验证,结果表明团粒填充试样较538㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷粉末在有害元素的固定效果上更为理想,90d 试样浸出液中F -浓度为0.035mg /L,P 5+浓度也仅有0.35mg /L,满足一级排放标准㊂陈秋松等[28]为比较不同温度下磷石膏充填体的浸出毒性,采用磷石膏㊁硅酸盐水泥等原料制备样品并进行浸出毒性测试,结果表明30ħ条件下P 元素浸出浓度仅有0.05mg /L,符合国家标准㊂但可惜的是该工艺生产的材料强度并不理想,且磷石膏的利用量也比较少,难以消纳大量的磷石膏㊂图5㊀磷石膏充填体对毒害离子固化示意图[28]Fig.5㊀Schematic diagram of immobilization of toxic ions by phosphogypsum filling body [28]2.3.3㊀水泥砂浆水泥砂浆在建筑工程中主要用作粘合剂以及室内外抹灰㊂研究表明,磷石膏的主要成分CaSO 4能够用于生产水泥,有望通过这一手段来减少磷石膏的堆存量㊂但不容乐观的是,磷石膏的大量掺入会导致水泥凝结时间延长,强度急剧下降㊂图6㊀不同磷石膏掺量水泥砂浆的抗压强度[30]Fig.6㊀Compressive strength of cement mortar with different phosphogypsum content [30]Gong 等[29]为考察磷石膏掺量对水泥强度的影响,采用800ħ煅烧的磷石膏替代部分水泥制备新型水泥,结果显示,煅烧磷石膏对水泥强度的影响随掺量的增加呈先增强后减弱的趋势,在磷石膏质量分数为30%时,新型水泥的28d 抗压强度达到最大值(41.0MPa)㊂张敏等[30]同样采用高温煅烧的磷石膏,探究了其掺入量对水泥强度的影响,结果如图6所示,在磷石膏质量分数为10%时,水泥强度最大,随着掺量的增加,水泥强度降幅十分明显,这显然并不符合大量利用磷石膏的预期目标㊂2.3.4㊀石膏砌块石膏砌块作为建筑石膏制品(见图7),在墙体材料应用上具有较优异的性能㊂近年来,使用磷石膏代替建筑石膏制备砌块也成为综合利用该大宗固废的热门研究方向㊂图7㊀轻质石膏砌块与普通石膏砌块Fig.7㊀Lightweight gypsum block and ordinary gypsum block㊀第2期周㊀武等:磷石膏的综合利用及其在建筑材料领域的应用研究进展539 Wu等[31]以磷石膏为原料,采用常规机械压制法制备磷石膏砌块,发现当压制压力为300MPa㊁砌块中水的质量分数为5%㊁添加单质铁或单质铝的质量分数为1%时,磷石膏砌块的3d抗折强度可达8.0MPa㊂此外,为耦合其他固废,Oubaha等[32]采用质量比为52ʒ40ʒ8的磷矿废渣㊁磷石膏与水泥进行磷石膏砌块的制备,结果表明,磷石膏砌块28d抗压强度可达8.1MPa㊂不同于以上磷石膏砌块的传统制备工艺,骆真等[33]采用 先成型 再蒸压 后湿养 的新工艺,以改性磷石膏和α-半水石膏为原料,添加发泡剂制备出一种轻质石膏砌块,结果表明,当α-半水石膏与改性磷石膏质量比为1ʒ4㊁蒸压温度为140ħ时,新型砌块7d 抗折强度可达7.0MPa㊂遗憾的是,磷石膏砌块在强度等方面虽然达到了要求,但是其浸出毒性及长期稳定性仍然存在缺陷,这对于建筑材料来说这是一个不容忽视的问题㊂2.3.5㊀路基材料路基作为路面带状构造物,是铁路和公路的基础㊂由于磷石膏主要成分与路基原料成分相近,人们开始研究利用磷石膏耦合其他冶金固废来制作路基材料,并在这方面取得了较大成果㊂Dutta等[34]以质量比为90ʒ8ʒ2的粉煤灰㊁石灰和磷石膏为原料,制备出一种复合路基材料,结果表明该材料28d抗压强度为2.2MPa,满足美国国家公路与运输官员协会采用的碎石和沙土材料的强度标准㊂Zmemla等[35]以质量比为46.5ʒ46.5ʒ7的混合沙子㊁磷石膏与水泥为原料,制备出一种新型路基材料,测试结果表明该材料的28d抗压强度达到2.2MPa,满足路基材料的要求㊂同样地,吕伟等[36]以质量比为88ʒ6ʒ6的改性磷石膏㊁水泥和矿渣粉为原料,使用团粒工艺制成的轻骨料60d筒压强度达到5.8MPa,并在实际应用中取得了一定的效果(见图8),其中B-3为普通碎石道路稳定层,B-1和B-2为轻骨料部分替代碎石制备的磷石膏基道路稳定层㊂图8㊀不同配比的磷石膏基道路稳定层试样和工程应用[36]Fig.8㊀Samples and engineering applications of phosphogypsum-based road stabilizing layer with different ratios[36] 2.3.6㊀水泥缓凝剂水泥缓凝剂能延长水泥的凝结时间,且不对其后期各项性能造成不良影响㊂使用磷石膏替代天然石膏生产水泥缓凝剂,既可为企业开源节流,又可循环利用固废㊂刘骥等[37]使用磷石膏作为水泥缓凝剂,探究了磷石膏掺量对水泥凝结时间以及强度的影响,发现在26ħ环境下,水泥初凝时间从128min延长至276min,但磷石膏中可溶磷会降低水泥早期强度㊂此外,研究发现使用不同改性工艺制备的磷石膏缓凝剂性能各有侧重,王银等[38]采用蒸压法改性磷石膏与天然石膏制备缓凝剂,测试表明该缓凝剂侧重水泥强度,掺入缓凝剂后水泥28d抗压强度可达50.3MPa,各项指标均满足P㊃O42.5水泥质量标准㊂而He等[39]使用 两步晶化法 改性磷石膏制备的缓凝剂则更侧重有害元素的去除,当一次晶化硫酸质量分数为30%㊁二次晶化固液比为7ʒ1时,改性磷石膏中P2O5的质量分数仅有540㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷0.02%,并且部分重金属元素含量为0%㊂2.3.7㊀磷石膏在建筑材料领域不同利用方法的对比磷石膏在建筑材料领域的利用方法按实际应用进度可分为工业化㊁暂未工业化和实验室探索阶段三种,其中制备水泥缓凝剂㊁石膏砌块以及水泥砂浆已实现了工业化利用,对磷石膏的利用量占比达到33%;生产路基及胶凝材料由于其浸出毒性较高,暂未大规模应用;制备建筑材料填充剂由于材料强度较低,仍在实验室探索中㊂这些利用方法的优缺点对比如表3所示㊂表3㊀磷石膏在建筑材料领域不同利用方法的对比Table3㊀Comparison of different utilization methods of phosphogypsum in the field of building materials 应用情况利用方法优点缺点水泥缓凝剂替代部分天然石膏使用,降低成本需要除杂处理,掺量过多会降低水泥性能工业化石膏砌块强度高,磷石膏用量大浸出毒性大,长期稳定性差水泥砂浆替代部分水泥的生产,减少碳排放磷石膏掺量少暂未工业化路基材料水稳性好,符合强度要求浸出毒性及长期稳定性不明胶凝材料强度高,可协同其他固废进行利用浸出毒性易超标实验室探索阶段建筑材料填充剂有毒元素固化效果好材料强度低,磷石膏用量少3㊀结语与展望磷石膏的综合利用主要在化工㊁农业以及建筑材料三个领域,其中利用磷石膏制备建筑材料是目前消纳磷石膏的最有效手段,按应用进度可分为工业化㊁暂未工业化㊁实验室探索阶段三种㊂制备水泥缓凝剂㊁石膏砌块以及水泥砂浆已经实现工业化应用,但仍存在磷石膏掺入量少㊁强度低㊁浸出毒性大的问题;生产路基及胶凝材料也同样存在浸出毒性大的问题,因而未大规模工业化应用;而制备填充剂由于材料强度低,磷石膏用量少,仅停留在实验室探索阶段㊂针对以上磷石膏回收利用的难题,为解决磷石膏堆存问题,未来可以从以下几个方向进行探索:1)寻找高效㊁低成本的磷石膏除杂工艺,尽量降低杂质元素对建筑材料强度以及浸出毒性的影响;2)综合利用其他固废,通过协同作用提升建筑材料强度以及对有害元素的固化效果㊂参考文献[1]㊀赵亚丽,杨春收,王㊀群,等.磷肥施用深度对夏玉米产量和养分吸收的影响[J].中国农业科学,2010,43(23):4805-4813.ZHAO Y L,YANG C S,WANG Q,et al.Effects of phosphorus placement depth on yield and nutrient uptake of summer maize[J].Scientia Agricultura Sinica,2010,43(23):4805-4813(in Chinese).[2]㊀何宾宾,魏立军,谢德龙,等.中国湿法磷加工产业现状与可持续发展[J].无机盐工业,2020,52(1):1-4+16.HE B B,WEI L J,XIE D L,et al.Current situation and sustainable development of wet process phosphorus processing industry in China[J].Inorganic 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磷石膏预处理方法
磷石膏预处理方法磷石膏是一种常见的工业废弃物，主要由磷酸盐生产过程中的废水和废气中的磷酸钙沉淀物组成。
磷石膏含有大量的磷酸盐和钙，如果不加以处理，会对环境造成严重的污染。
因此，磷石膏的预处理方法非常重要。
磷石膏的预处理方法主要包括物理处理和化学处理两种方法。
物理处理主要是通过筛分、沉淀、过滤等方法将磷石膏中的杂质和水分去除，以便后续的处理。
化学处理则是通过添加化学药剂，使磷石膏中的磷酸盐和钙离子发生化学反应，形成可回收的磷酸盐和钙化合物。
物理处理方法物理处理方法主要包括筛分、沉淀和过滤三种方法。
筛分是将磷石膏通过筛网进行分离，去除其中的大颗粒杂质。
筛分的目的是为了减少后续处理过程中的能耗和化学药剂的使用量。
筛分的筛网大小一般为0.5mm-2mm，可以根据实际情况进行调整。
沉淀是将磷石膏中的悬浮颗粒通过重力沉降的方法进行分离。
沉淀的方法有很多种，常用的有静态沉淀和动态沉淀两种。
静态沉淀是将磷石膏放置在静止的容器中，让其中的悬浮颗粒自然沉降。
动态沉淀则是通过搅拌或气浮等方法，加速悬浮颗粒的沉降速度。
沉淀的时间和方法可以根据实际情况进行调整。
过滤是将磷石膏中的悬浮颗粒通过过滤器进行分离。
过滤器的选择和过滤介质的选择都非常重要。
常用的过滤器有压力过滤器和真空过滤器两种。
过滤介质可以选择砂子、滤纸、滤布等材料。
过滤的速度和效果可以根据实际情况进行调整。
化学处理方法化学处理方法主要是通过添加化学药剂，使磷石膏中的磷酸盐和钙离子发生化学反应，形成可回收的磷酸盐和钙化合物。
常用的化学药剂有硫酸、氢氧化钠、氯化钙等。
硫酸法是将磷石膏与硫酸反应，生成磷酸和硫酸钙。
反应方程式为：Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2H3PO4 + 3CaSO4氢氧化钠法是将磷石膏与氢氧化钠反应，生成磷酸钠和氢氧化钙。
反应方程式为：Ca3(PO4)2 + 6NaOH → 2Na3PO4 + 3Ca(OH)2氯化钙法是将磷石膏与氯化钙反应，生成磷酸钙和氯化钠。
磷石膏矿渣水泥混凝土的水化机理及耐久性
磷石膏矿渣水泥混凝土的水化机理及耐久性目录一、内容综述 (2)1.1 磷石膏矿渣水泥混凝土的研究背景与意义 (3)1.2 国内外研究现状概述 (4)二、磷石膏矿渣水泥的基本性质 (5)2.1 磷石膏的成分与特性 (6)2.2 矿渣的成分与特性 (7)2.3 磷石膏矿渣水泥的配比设计 (8)三、磷石膏矿渣水泥混凝土的水化机理 (9)3.1 水泥水化过程的一般原理 (10)3.2 磷石膏矿渣水泥的水化产物形成 (11)3.3 水化过程中微观结构的变化 (12)3.4 水泥石中的化学反应机制 (13)四、磷石膏矿渣水泥混凝土的耐久性 (15)4.1 耐久性的定义与评价指标 (16)4.2 磷石膏矿渣水泥混凝土的抗渗性 (17)4.3 抗冻性 (17)4.4 耐硫酸盐侵蚀性能 (19)4.5 微观结构与耐久性的关系 (20)五、提高磷石膏矿渣水泥混凝土耐久性的措施 (21)5.1 材料选择与优化 (22)5.2 配合比设计与调整 (24)5.3 施工工艺改进 (25)5.4 环境因素控制 (26)六、结论与展望 (27)6.1 研究成果总结 (28)6.2 存在问题与不足 (29)6.3 未来研究方向与应用前景展望 (30)一、内容综述磷石膏矿渣水泥混凝土作为一种新型的建筑材料，其研究始于20世纪80年代。
随着磷石膏产量的不断增加，处理磷石膏以减少环境污染和资源浪费已成为当务之急。
磷石膏的主要成分是硫酸钙，同时还含有多种杂质，如磷、有机物等。
这些杂质对水泥混凝土的性能有很大影响，通过改善磷石膏矿渣水泥混凝土的配合比、掺合料及外加剂等，可以提高其性能，满足各种建筑需求。
磷石膏矿渣水泥混凝土的配合比优化：通过调整水泥、砂、石、磷石膏等原料的比例，以及掺合料的种类和数量，旨在提高混凝土的工作性能、强度和耐久性。
磷石膏矿渣水泥混凝土的耐久性研究：重点关注混凝土的抗渗性、抗冻性、抗碳化性等耐久性能。
通过改进混凝土的配合比和微观结构，提高其抵抗环境侵蚀的能力。
磷石膏生产水泥缓凝剂工艺
磷石膏生产水泥缓凝剂工艺磷石膏生产水泥缓凝剂工艺引言通过磷石膏生产水泥缓凝剂已经取得了良好的效果，本文将介绍一种针对该工艺的生产流程和关键要点。
工艺流程1.磷石膏粉碎细化–首先，将磷石膏放入颚式破碎机中进行粗碎。
–粗碎后，将磷石膏送入磨机中细化。
–经过筛分，得到所需的磷石膏细粉。
2.磷石膏预处理–将磷石膏细粉加入预处理槽中。
–水搅拌预处理，使磷石膏达到一定的流动性。
3.磷石膏固化和干燥–将预处理后的磷石膏转移到固化装置中。
–控制湿度和温度，使磷石膏固化。
–经过一段时间的固化，将固化后的磷石膏进行干燥处理。
4.磷石膏烧制–将干燥后的磷石膏放入烧窑中进行烧制。
–控制烧窑温度和时间，使磷石膏发生化学变化。
–烧制后得到磷石膏产品。
5.水泥缓凝剂生产–将磷石膏产品进行粉碎。
–粉碎后的磷石膏产品进行混合、调配，制成水泥缓凝剂。
6.检测和包装–对生产出的水泥缓凝剂进行严格的质量检测。
–检测合格后，将水泥缓凝剂进行包装。
工艺要点•破碎和细化过程要控制细粉的粒度，以保证后续工艺的顺利进行。
•预处理要充分搅拌，使磷石膏流动性好，有利于固化和干燥过程。
•固化过程中要控制湿度和温度，使磷石膏固化均匀、稳定。
•烧窑过程中的温度和时间要精确控制，以获得高质量的磷石膏产品。
•水泥缓凝剂的制备要注意控制粉碎、混合和调配的比例，以保证产品的性能稳定。
•质量检测要严格，确保生产出的水泥缓凝剂符合要求。
•包装要规范，确保产品的质量和安全。
结论磷石膏生产水泥缓凝剂工艺是一项复杂而重要的过程，需要细致的操作和严格的管理。
通过遵循正确的工艺流程和关键要点，可以生产出高质量的水泥缓凝剂产品。
工艺的优点•磷石膏作为原料资源丰富，在生产过程中具有较低的成本。
•磷石膏生产的水泥缓凝剂性能稳定，能够满足不同类型水泥的需求。
•工艺流程简单明了，易于操作和控制。
工艺的应用领域•水泥生产：磷石膏生产的水泥缓凝剂广泛应用于各类水泥的生产过程中。
•建筑材料：水泥缓凝剂可以用于制作楼板、石膏板等建筑材料。
工业固体废弃物磷石膏预处理及利用
关键词：工业固体废弃物；磷石膏；预处理；综合利用引言由于磷石膏本身的特性，使得它在交通、化工、农业等各个领域都能够得到有效的利用，譬如在建材领域，技术人员就开始尝试使用磷石膏来进行石膏板的制作等[1]。
工业废弃物磷石膏对环境具有一定的危害性，严重情况下还会威胁到人类的健康，因此将其通过物理、化学、生物等方式处理后进行再次利用既是对环境的一种保护，也是对人类生存发展的负责。
加强对工业固体废弃物磷石膏预处理技术的研究符合国家对于“清洁生产”的要求，同时也能有效实现“节能、降耗、减污、增效”的目的，需要多方面人员的关注。
1工业固体废弃物磷石膏产生的原因及特征我国之所以会产生大量的废弃临时钢，是因为我国的磷矿石开采过程中，通常都是使用湿法来进行工业磷酸的生产，通过该类方法所生产出的磷酸要进行净化，而进化的过程中会产生磷酸盐，最后磷酸盐会转换为固体废弃物，这类固体废弃物的主要含量就是磷石膏。
除了这一主要原因之外，工业复合肥的大量使用也是现阶段磷石膏大量产生的主要原因。
而相比较其他的工业固体废弃物而言，磷石膏有较为独特的化学性质[2]。
首先磷石膏，多呈白色粉末状，属于单斜晶系结晶度较好的晶体。
但没有经过提纯的工业，固体废弃磷石膏，内部含有较多的杂质，因此不会呈白色粉末状，而大多数情况下会呈浅灰或灰黑色的粉末状。
废弃磷石膏多半含水量在25%左右，没有较好的流动性，重量较轻，并且还有一些其他的微量重金属。
通常情况下，废弃磷石膏一旦加热到100℃左右，就会完全脱离自由水的状态，一旦加入到175℃左右，就会完全变成半水石膏，倘若加热到200℃左右，那么就会成为无水石膏。
没有经过处理的磷石膏，虽然有能够为多个领域与行业使用的潜质，但这种潜质却无法实现。
因此想要使得磷石膏的堆积问题得到解决，就需要对磷石膏进行预处理。
2工业固体废弃物磷石膏的预处理方式想要使得工业固体废弃物磷石膏能够获得质量更佳的预处理，就需要对现阶段经常使用到的预处理方式进行一个深入的了解与分析。
磷石膏路基材料性能的实验研究
墙材网2019.112019年第11期磷石膏路基材料性能的实验研究况祖平刘杰胜朱一凡龚晓强（武汉轻工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉430023）摘要：在路基材料中掺入一些矿渣、粉煤灰、磷石膏等材料可以提高路基材料的各种性能。
通过在砂浆的拌和过程直接掺入磷石膏制备水泥基路基材料，系统研究了磷石膏路基材料的基本性能。
研究结果表明随着磷石膏的掺量的增加，路基材料的基本抗压强度没有损害，吸水率有显著提高，对工业废料的处理和利用具有重大意义，符合公路路基设计规范和绿色环保的新时代发展理念。
关键词：磷石膏；路基材料；吸水透水；绿色环保Experimental study on properties of phosphogypsum subgrade materialKUANG Zu-ping LIU Jie-sheng ZHU Yi-fan GONG Xiao-qiangAbstract ：Adding some slag,fly ash,phosphogypsum and other materials into the roadbed materials can improve the various properties of the roadbed materials.In this paper,the basic properties of phosphogypsum roadbed materials are systematically studied by directly mixing phosphogypsum into the mortar mixing process to prepare cement-based roadbed materials.The results show that with the increase of phosphogypsum content,the basic compressive strength of the material is not damaged,which conforms to the design specifications of highway roadbed;the water absorption of the material is significantly improved,and this phosphogypsum roadbed material can be applied to the pavement of wa⁃ter-absorbing and permeable pavement,such as areas with more rainy season,park roads,non-machine pavement.The construction of driveway and sponge city road is of great significance to the treatment and utilization of industrial waste,which is in line with the new era development concept of green environmental protection.Key Words:phosphogypsum,subgrade material,water absorption and permeability,green environment protection1前言磷石膏是湿法磷酸生产中从过滤机排出的工业废渣。
改性磷石膏作水泥缓凝剂的研究
收稿日期：２０１９－０８－０３ 基金项目：荆门市科技局项目（ＹＦＺＤ２０１５０５４） 作者简介：杨晓明（１９９９—），湖北武汉人，复合材料与工程专业；通讯作者：何晓强（１９７１—），湖北洪湖人，主要从事化工材料 方面的研究。
·２４·
山 东 化 工 ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１９年第 ４８卷
４０
６８
５５∶４０∶５
１００
２３３
６．８
８．４
３１
６１
４５∶５０∶５
９８
２３０
５．９
６．９
３５
５７
天然石膏
９５
２２９
６．６
８．９
４２
６２
由表 １可知：当改性磷石膏中磷石膏的配比降低时，水泥 的凝结时间逐渐 接 近 天 然 石 膏，继 续 降 低 磷 石 膏 的 配 比 时，水
泥的凝结时间变化很小，而强度在降低，考虑到磷石膏的用量， （下转第 ２４页）
气味
１
２
３
４
５
６
７
８
９
透明度
相似
丰满度
从左到右依次递减
表干 ／ｈ
＜１
＜１
＜１
＜１
＜１
＜１
＜１
＜１
ＲｅｓｅａｒｃｈＭｏｄｉｆｉｅｄＰｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ ＣｅｍｅｎｔＲｅｔａｒｄｅｒ
ＹａｎｇＸｉａｏｍｉｎｇ，ＬｉＡｎｍｅｉ，ＨｅＸｉａｏｑｉａｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＰｈａｒｍａｃｙ，ＪｉｎｇｃｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｇｍｅｎ ４４８０００，Ｃｈｉｎａ）
·２２·
山 东 化 工 ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１９年第 ４８卷
β—半水磷石膏粉制备及力学性能研究
β—半水磷石膏粉制备及力学性能研究摘要目前我国磷石膏的堆积量已经超过了2亿吨，主要由磷肥工业排放所产生。
因为磷石膏的含水量大，且杂质含量复杂、有害和不易去除，限制了磷石膏的综合利用。
本文提出煅烧法将二水磷石膏脱水结晶，转化为半水石膏，为磷石膏在水泥建材方面寻找到出一条经济合理的工艺条件。
本次实验研究了磷石膏结晶水、煅烧温度和水膏比，对二水磷石膏转化为β-半水石膏的力学性能的测定和影响，得出结论是煅烧温度在170℃，水膏比为0.45时，得到的β半水石膏的抗折抗压性能最好。
关键词磷石膏；煅烧；β半水石膏0 引言磷石膏是磷肥工业的副产物。
因为历史留存和每年新增的量，加上其利用率一直处于低水平，使得磷石膏大量的堆放，造成了堆放点土壤、水域和生态环境的污染与破坏，并且存在一定的安全隐患。
如今随着技术的不断发展与进步，对磷石膏的利用也逐渐增加。
其中磷石膏在建筑材料方面有了不断完善和成熟的工艺技术，而本实验内容就是基于磷石膏制备β-半水石膏的一个性能初探。
1 实验样品的性质分析试样性质：本次实验的样品取自湖北省宜昌市夷陵区的新洋丰肥业化工厂的磷石膏堆放点。
其因实验条件有限，取至宜昌远安县的磷石膏[1]作为本次实验依据，其成分所含各自比例见表一。
从表中计算可以看出，磷石膏中，CaSO4的含量在72.95%～81.95%范围之间，SiO2的含量在 6.201%左右，且其物理形态主要以石英为主，少量的与F-离子络合形成Na2SiF6，但是因为Na2SiF6在石膏中表现为惰性，所以不会对石膏产生不良影响。
磷石膏还含有其他物质，如磷、碱性的金属盐、铁和铝等等。
其中磷主要是以可溶磷、共晶磷和难溶磷的形式存在。
而碱性金属则主要是以磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐、氟化物等可溶盐形式存在。
2 初探实验的流程2.1 磷石膏的pH测定和调节实验取50g磷石膏试样按水固比1.7：1添加，搅拌机下以550转/min～650转/min 搅拌30min，然后静止24h；之后取其上清液，测定最初pH。
影响建筑磷石膏性能主要因素研究
影响建筑磷石膏性能的主要因素研究摘要：磷石膏是磷化工企业排放的废渣，随着磷化工企业的迅猛发展，磷石膏的产量也在急剧攀升，截止目前其年排放量已达到近5000万吨，给社会环境带来了巨大压力，磷石膏的资源化利用迫在眉睫。
磷石膏脱水制得的以?%[-半水石膏为主要成分的建筑磷石膏及制品是其资源化利用的有效途径，同时能达到消耗大量磷石膏废渣的目的。
但磷石膏的性能不稳定，致使这种来源广阔、建筑功能优良的资源无法得以有效利用。
关键词：材料科学；石膏；杂质；放射性；细度；相组成；外加剂；胶结性能；粉体材料1引言我国还具有发展磷石膏建材的政策优势。
我国传统建材，尤其是新型墙体材料的结构调整、节能减排和住宅产业化的兴起、可持续发展战略的实施为磷石膏基材料的发展注入了新的活力，带来了前所未有的机遇。
近年来，建筑业的发展，也将促进磷石膏建材的蓬勃发展。
尤其，建筑磷石膏基建材的用量大、应用范围广，是消化磷石膏废渣的有效途径。
2杂质对建筑磷石膏性能的影响2.1磷磷是磷石膏中的主要杂质，以可溶磷、共晶磷和难溶磷种形式存在。
可溶磷含量主要取决于磷石膏的洗涤、过滤工艺，含量在一范围变化。
可溶磷在磷石膏中的分布不均匀，不同粒度范围磷石膏的可溶磷含量存在显著差异。
可溶磷减慢磷石膏制品的水化硬化，在水化初期可溶磷形成磷酸钙沉淀，覆盖在半水石膏表面，阻碍其溶出与水化。
2.2氟氟以可溶氟（naf）与caf2、na2sif6等难溶氟形态在磷石膏中存在。
影响磷石膏性能的是naf，对建筑石膏有促凝作用。
而caf2、na2sif6对磷石膏性能基本不产生影响。
低含量的可溶氟对建筑石膏强度影响较小，当含量超过0.3%时，强度随可溶氟增加而迅速降低。
可溶氟使二水石膏晶体粗化、晶体间的接触点减少，结合力削弱，强度降低。
2.3有机物来源于磷矿石中的有机杂质和产品生产中加入的有机添加剂，主要为乙二醇甲醚乙酸酷、异硫氰甲烷、3-甲氧基正戊烷等。
这些杂质一般分布在二水石膏晶体表面，当致使磷石膏胶凝材料的需水量显著增加，同时也削弱了石膏晶体间的接合，使硬化体结构疏松而降低强度。
磷石膏-水泥复合胶凝材料的细观水化反应机理和成核研究
磷石膏-水泥复合胶凝材料是一种基于水泥和磷石膏的混凝土
材料，其具有双重胶凝反应机理。
其中，水泥主要通过硅酸盐水化反应形成硅酸钙凝胶，并在一定条件下与磷酸钙反应形成磷酸钙凝胶，从而提高膨胀性能和力学性能。
细观水化反应机理方面，水泥水化反应主要涉及以下几个步骤：
1. 水化初期：水泥中的矿物质与水发生反应，生成钙硅酸盐凝胶（C-S-H）和钙羟基石膏（C-H）。
2. 水化中期：C-S-H凝胶逐渐增多，形成骨架结构，钙羟基石
膏逐渐转变为无水石膏。
此时，水泥开始表现出初始强度。
3. 水化后期：C-S-H凝胶继续形成，增加了水泥的强度。
此时，C-S-H凝胶中的孔隙逐渐减少，导致材料的渗透性下降。
钙磷石膏反应机理方面，当磷酸盐溶液与水泥反应时，磷酸钙会生成。
在磷酸根离子的催化下，磷酸钙与水泥中的无水石膏反应生成磷酸钙凝胶，从而提高了材料的膨胀性能和力学性能。
成核研究方面，对于磷石膏-水泥复合胶凝材料的成核过程，
目前研究较少。
然而，一些研究表明磷酸根离子的加入可以促进水泥的水化反应并改善其力学性能，因为磷酸根离子在形成磷酸钙凝胶时能够作为晶核催化剂。
此外，添加磷石膏还可以增加材料的孔隙率，提高渗透性能。
成核研究还需要进一步深入探讨，以便更好地利用这种材料的优点并优化其性能。
磷石膏不同预处理方法的效果比较
磷石膏不同预处理方法的效果比较曾明;阮燕;陈晶;王崇英;张冰;周紫晨【摘要】通过对比磷石膏最具代表性的3种预处理方法--水洗法、石灰中和法和煅烧法的预处理效果,经过3种预处理方式处理的磷石膏都满足建材制品使用要求,其中石灰中和对去除磷石膏中可溶性磷(P2O5)效果较好;煅烧法对去除磷石膏中可溶性氟(F)的效果较好,相比之下石灰中和法更加经济和适用.【期刊名称】《建材世界》【年(卷),期】2011(032)002【总页数】4页(P18-21)【关键词】磷石膏;预处理;水洗法;石灰中和法;煅烧法【作者】曾明;阮燕;陈晶;王崇英;张冰;周紫晨【作者单位】中冶武汉冶金建筑研究院有限公司,武汉430081;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉430072;中冶武汉冶金建筑研究院有限公司,武汉430081;中冶武汉冶金建筑研究院有限公司,武汉430081;中冶武汉冶金建筑研究院有限公司,武汉430081;中冶武汉冶金建筑研究院有限公司,武汉430081【正文语种】中文磷石膏是湿法生产磷酸的副产物,是我国化学副产石膏中排放量最大、利用率最低的化工副产石膏。
据工业和信息化部统计[1],我国现有一百多条湿法磷酸生产线,年排放磷石膏已超过5000万t,目前磷石膏的利用率仅约20%,累积堆存量已超过2亿t,大量的磷石膏堆积不仅占用土地,增加费用,更严重的是造成环境二次污染。
因此,磷石膏的综合利用,对节约我国土地和建材资源,缓解环境压力,具有重要的社会意义。
磷石膏中CaSO4·2H2O含量一般在75%以上,是一种重要的再生石膏资源。
制约磷石膏作为建筑材料广泛应用的最重要的原因:是由于磷石膏中含有磷、氟、有机物等诸多有害杂质,这些有害杂质对磷石膏产品的性能有较大的影响。
彭家慧等人研究表明[2]:可溶磷、氟、共晶磷和有机物是磷石膏中主要有害杂质,其中可溶磷和共晶磷的存在使石膏制品的凝结时间延长,硬化体强度大幅降低;可溶氟含量超过0.3%时,石膏硬化体强度显著降低;有机物使磷石膏硬化体结构疏松,强度降低;碱组分使磷石膏制品表面起霜和粉化等。
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预处理工艺影响磷石膏水泥砂浆性能研究
发表时间：2019-09-03T09:09:46.947Z 来源：《建筑模拟》2019年第30期作者：杨瑞宗
[导读] 磷石膏的预处理工艺包括酸浸法、中合法和水洗法，不同处理工艺都会对磷石膏的性能造成影响，尤其是流动性、凝结时间和抗压强度。
杨瑞宗
哈密天山水泥有限责任公司新疆哈密 839000
摘要：磷石膏的预处理工艺包括酸浸法、中合法和水洗法，不同处理工艺都会对磷石膏的性能造成影响，尤其是流动性、凝结时间和抗压强度。
不同预处理工艺能够将石膏中杂质去除，然而由于预处理生成物与去除量之间存在差异性，因此导致砂浆性能差异性比较大。
此次研究主要是探讨分析预处理工艺影响磷石膏水泥砂浆性能，希望能够对相关人员起到参考性价值。
关键词：预处理工艺；磷石膏；水泥砂浆；性能
在磷化工生产期间，会产生磷石膏等副产品，其成分包括二水硫酸钙，并且包含磷酸和五氧化二磷等杂质，有效处理磷石膏能够解决环境污染和资源浪费情况。
磷石膏水泥砂浆是按照标准比例，将砂石、水泥和粉煤灰混合制作的建筑材料。
磷石膏中所含有的氟化物和磷酸会影响砂浆性能，包括拌和耗水量以及强度等。
为了使磷石膏的杂质含量减少，加强砂浆性能，此次研究拟采用酸浸法、中合法和水洗法等处理工艺，且比较分析不同处理工艺对砂浆性能的影响。
1 试验分析
1.1材料
磷石膏，密度2.18g/cm³，成分如下：三氧化硫为39.35w/%；氧化钙为33.56w/%；二氧化硅为3.17w/%；五氧化二磷为0.78w/%；三氧化二铝为0.86/%；氧化镁为0.45w/%；氧化钾为0.15w/%；三氧化二铁为0.13w/%。
集料为河砂，水泥为硅酸盐水泥，聚羧酸减水剂，1级粉煤灰。
1.2预处理
在对磷石膏进行预处理时，必须注重磷石膏再利用率，以此降低杂质对性能的影响。
磷石膏杂质为可溶氟、有机物和难溶性磷。
其中，可溶性氟和可溶性磷对磷石膏性能影响比较大。
使用标准筛（74µm）将磷石膏进行筛分处理。
水洗法处理工艺：将磷石膏置于水中进行冲洗，通过检测石膏pH值，判断净化效果。
水洗法能够将石膏中有机物、可溶性氟化与可溶性磷等杂质去除。
然而此种处理工艺需水量比较大，还需要对水洗废水进行处理，以免造成二次污染。
水洗工艺的温度设置在39摄氏度，按照1：3比例将磷石膏与水进行混合水洗，搅拌时间控制为10min，将预处理的石膏置于烘箱（60℃）内烘干。
中和法处理工艺：此种处理方法是将磷石膏划分为不同试验组，按照不同质量加入生石灰，与水混合均匀，陈化1d后检测pH值，之后将沉积石膏干燥备用。
酸浸法处理工艺：将磷石膏划分为不同试验组，按照不同质量加入柠檬酸水溶液，搅拌后放置于机械振动筛上进行处理，过滤后用水洗法进行二次处理，将预处理的石膏置于烘箱（40℃）内烘干。
1.3制作试件
按照砂浆标准配比，通过水泥搅拌机进行水泥砂浆配置，将不同预处理后的磷石膏、水泥和粉煤灰加入搅拌机中，制作砂浆试块。
砂浆液中粉煤灰、水泥和磷石膏的比例控制在0.33：0.10：0.33，水胶比为0.53，按照混合材料三倍量投放河砂。
2 结果
2.1预处理工艺影响水泥砂浆强度的分析
采用不同预处理工艺处理后，将磷石膏制作为长方体试件（160×40×40）mm，通过万能试验机对试件的抗压强度进行测试，按照不同龄期对抗压强度进行测试，选取测试平均值作为最终结果。
如图1所示：
图1 抗压强度测试结果
从图1能够看出，在对磷石膏进行预处理之后，均提升了砂浆的抗压强度，且砂浆养护时间与抗压强度之间呈现正相关关系。
磷石膏经过水洗法处理后，与未处理磷石膏相比，抗压强度明显提升。
中和法处理工艺会掺加生石灰，会影响抗压强度。
在此次研究中，加入2.4%质量分数生石灰后，磷石膏的抗压强度最高，与未处理磷石膏相比，抗压强度明显提升。
在加入4%质量分数柠檬酸水溶液后，明显提升了磷石膏杂质去除率，且与未处理磷石膏相比，抗压强度明显提升。
水洗法处理工艺中，可有效溶解氟离子和可溶性物质，在水泥砂浆制备过程中，预处理工艺能够消除杂质的影响作用，确保结晶体均匀生长，以此加强抗压强度。
中和法处理工艺中，添加氧化钙，会将残留酸进行中和处理，对pH值进行调节。
此外，氧化钙还能够与难溶性杂质生成惰性物质，提升无害性。
在酸浸法处理工艺中，柠檬酸能够与磷杂质、可溶性氟生成可溶性物质，与磷石膏中的氟化钙、氟铁
酸钠、氟氯酸钠等反应生成可溶于酸性溶液的物质。
2.2预处理工艺影响砂浆凝结时间的分析
通过试验检测砂浆试件的凝结时间，结果如下图所示。
磷石膏未经过预处理的凝结时间最长，主要是由于杂质影响水化作用过程，会出现缓凝作用。
相比于未处理来说，水洗处理、中和法处理的初凝时间和终凝时间缩短，然而酸浸法处理工艺的初凝时间和终凝时间缩短最为明显。
提示试件杂质去除率以及处理生成物会影响凝结时间。
使用酸浸法处理工艺时，会产生柠檬酸钠，其会与磷石膏中的钙离子发生反应，从而生成藻酸盐，使水化比例降低，缩短试件初凝时间和终凝时间。
2.3不同预处理工艺影响砂浆流动性的分析
将未处理的磷石膏作为基准试样，获取不同试样与基准试样的流动性所需减水剂添加量，如下图所示，不同试件所需减水剂添加量，和磷石膏预处理生成物及杂质有关。
在进行水泥砂浆试件制备时，可溶性杂质水解需水量大，且难溶性杂质会出现缓凝作用，会导致水化速率降低。
此外，在进行相同流动性水泥砂浆试件时，难溶性杂质的需水量大。
由于磷石膏表面会包括有机物杂质，导致磷石膏晶体连接效果减弱，还会影响水化过程，增加试件制备需求量。
中和法处理和酸浸法处理的试件，由于杂质含量较小，中和法处理减水剂添加量明显高于酸浸法，是由于中和法在掺加生石灰时，所生成的氢氧化钙会进入到晶体结构隙中，增加胶凝材料的粘稠度，进一步导致试验拌和需水量增加。
预处理工艺影响砂浆凝结时间分析砂浆减水剂掺加量
3 结论
此次所应用的磷石膏预处理工艺包括酸浸法、中合法和水洗法，明显降低了磷石膏内杂质。
不同预处理方法的作用机制不相同，因此导致水泥砂浆制备性能存在差异性。
在对磷石膏进行预处理后，所制备的水泥砂浆抗压强度明显提升，且水洗法和中和法处理工艺的抗压强度明显高于酸浸法。
加入2.4%质量分数生石灰后，磷石膏的抗压强度最高；加入4%质量分数柠檬酸水溶液后，磷石膏杂质去除率最佳，且与未处理磷石膏相比，抗压强度明显提升。
相比于未处理来说，水洗处理、中和法处理的初凝时间和终凝时间缩短，酸浸法处理工艺的初凝时间和终凝时间缩短最为明显，试件杂质去除率以及处理生成物会影响凝结时间。
中和法处理和酸浸法处理的试件，中和法处理减水剂添加量明显高于酸浸法。
在进行相同流动性水泥砂浆试件时，难溶性杂质的需水量大。
流动性相同时，砂浆减水剂掺加量与直接相应处理生成物、杂质残留量。
参考文献：
[1]张丽珍.燃煤电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水零排放烟道喷雾工艺探讨[J].污染防治技术，2018，31（04）：11-13+41.。