磷石膏在建材工业中的综合利用

磷石膏在建材工业中的综合利用秦景燕王传辉洛阳工业高等专科学校材料工程系(471003)

磷石膏是硫酸湿法萃取磷酸时排出的固体废弃物,每生产1t湿法磷酸约产生5t磷石膏。我国是磷肥生产和使用大国,上世纪末磷石膏年排放量已超过2000万吨。目前绝大部分磷石膏露天堆置,占用大量的土地,且可溶性P2O5和F等随雨水浸出,产生酸性废水,引起土壤、水系、大气的严重污染。因此如何有效地利用磷石膏,生产建筑材料是人们极力寻求解决的问题。

1制硫酸联产水泥[1]

磷石膏制硫酸联产水泥技术已在鲁北、银山、什邡、莱西、遵化、沈阳等磷肥厂、化工厂推广,硫酸产品用于生产磷铵,水泥产品已进入市场。该法的优点是增加硫酸产量,使磷酸生产使用的硫酸有85~ 90%自身循环,磷石膏不需要堆场及外运。缺点是流程复杂,设备多,投资大,对磷石膏的质量有一定要求。

磷石膏水泥早期强度偏低,可从以下几个方面改善。

1)降低磷石膏中P2O5含量

P2O5对熟料中硅酸盐矿物的影响很大,P2O5含量每增加1%,C3S量将降低9.9%,C2S量增加0.9%。经验表明:熟料中P2O5<1%时,对水泥早期强度没有影响,且能提高28d强度;当熟料中P2O5=1~2%时,只影响早期强度,而不影响水泥的长期强度;当P2O5>2%时,将明显降低水泥早期强度和长期强度。故磷石膏中P2O5含量必须低于0.5%(二水物干基)。加强磷铵生产过程控制,降低磷石膏中磷含量是既合理又经济的方法。

2)采用窑外分解煅烧技术,掺加BaSO4作矿化剂。

3)提高水泥粉磨细度

磷石膏熟料适合细磨,用磷石膏生产的水泥细度80L m筛筛余控制在1~3%为宜。

4)降低混合材掺量

粉磨水泥时最好少掺或不掺混合材或用两种或两种以上的混合材进行复掺,最好选用对早期强度有利,而互补性又强的碱性和惰性同时具备的混合材,这种混合材能提高水泥3d和7d强度。

2生产建筑石膏[2、3、4]

1)A)半水石膏

磷石膏加水搅拌成悬浮液,送浮选机和浓缩器除去有机质及可溶性杂质。如果磷石膏相当纯净,则可用过滤代替浮选。磷石膏与水混合后,经加热送入反应釜中,在一定条件下重结晶,使CaSO4# 2H2O转变为A)半水石膏。如前西德Giulini公司、英国ICI公司、我国东南大学等。

2)B)半水石膏

磷石膏加水调成料浆,经洗涤、脱水除去磷石膏中的可溶性杂质及粗大颗粒,如悬浮液呈酸性,加入适量的石灰粉或石灰乳中和磷石膏中的P2O5,再经干燥、煅烧、粉磨得到B一半水石膏粉。如日本磷酸株式会社、法国Rhone)Poulenc公司、德国Knauf

加速大企业集团的扶持和壮大,充分发挥资源优势,不断提高国际市场的竞争能力,为石材企业走出国门参与国际竞争奠定基础。

4.3以宏观调控促进石材产品出口

要在巩固传统市场的基础上,积极调整出口石材产品结构与石材市场布局,开拓新兴国际石材市场,扩大石材产品出口,缓解宏观调控所带来的国内石材市场紧缩的压力。当前,石材产品出口存在的主要问题是产品的技术含量低,附加值低,同国际市场的价格差距过大,花色品种陈旧国际市场的竞争能力也较低下。此外,石材企业缺乏有效的市场信息渠道,对国际市场供求关系的变化反应迟钝,缺乏熟悉世界贸易组织规则的外贸人才等。因此,必须针对以上问题采取有效措施,促进石材对外贸易的健康发展。

参考文献

1韩永奇.急刹车给建材业带来四大影响.中国经济信息,2004,12 2韩永奇.我国石材市场走向分析.中国建材报.2004,3月24日; 3韩永奇.如何正确认识我国石材市场.石材,2003,5

22河南建材2004年4期

公司等。南京大厂镇建材厂用南京化学公司磷肥厂磷石膏生产的B一半水石膏,产品质量已超过二级建筑石膏的标准,并已大批量生产预制空心石膏板。

3生产磷石膏建筑材料[4、5]

据报道:磷石膏与少量水泥、纤维增强材料、纸浆等加压可制成磷石膏纤维板;磷石膏与黄磷渣、萤石、颜料等配料,可制成彩色陶瓷装饰材料;磷石膏与铜矿浮选废渣可制成玻璃和水晶玻璃材料;在煅烧磷石膏制成的石膏板中加入增强纤维(如玻璃纤维等)可代替木材:磷石膏与水泥、砂子(碎石灰石)可制成高强度石膏砖;以硫酸盐作激发剂,矿渣改性可配制出性能良好,强度与耐水性明显优于建筑石膏的新型磷石膏基无水石膏胶结材;以石灰石、矾土和磷石膏煅烧制取硫铝酸盐水泥熟料,再加入磷石膏和石灰,经磨细可制成低碱度水泥:霍冀川等在工业废渣液态渣、磷渣中加入硅酸盐水泥熟料、磷石膏及少量外加剂,制成了有实用价值的砌筑水泥;磷石膏代替普通石膏作为膨胀组分生产磷石膏矾土膨胀水泥等。

云南磷肥厂研制成石膏质建筑标准砖,具有质轻、隔热、防火、保温等特点,已用于云南日报社新闻大楼框架结构的内隔墙,效果令人满意。安徽铜陵化工集团引进澳大利亚技术生产出优质石膏板,并销往印尼、菲律宾。

4制水泥缓凝剂[6、7、8]

磷石膏作水泥缓凝剂的研究表明:磷石膏全部代替二水石膏,3d强度稍低,28d强度则有提高。两者双掺时,凝结时间延长,早、后期强度增加,制得的水泥性能和添加天然石膏相当,XRD物相分析其水化物完全相同。掺入量比天然石膏略低(平均为4%),能减低水泥的生产成本。

由于磷石膏含微量的磷、氟等有害杂质,且为粉状,含水率高(20%)25%),粘性强,在装载、提升、输送过程中极易粘附在各种设备上,造成积料堵塞。若能对磷石膏改性加工、造粒处理,适应水泥生产工艺的要求,则在水泥行业中有广阔的应用前景。

1)掺粒化高炉矿渣及陈化改性

黑龙江省庆安县庆沈联合建材厂水泥厂先对矿渣进行烘干或晾晒,水分在2%以内;磷石膏晾晒形成粉状料(水分在6%以内)。磷石膏与矿渣按1:3的比例充分混合,在矿渣表面形成了一层磷石膏/膜0,矿渣流动性较好,颗粒较均匀,混合后的物料给实际配料带来了很大方便。

牡丹江水泥股份有限公司使用2)4%陈化、存储一段时间后的磷石膏,其调凝效果与天然石膏相当。杭州水泥厂在磨制矿渣水泥时,将露天堆放半年左右的磷石膏按小于3%的比例掺入水泥中作缓凝剂。

2)石灰中和、煅烧、再结晶改性

日本日产化学公司采用磷石膏干燥、石灰中和、煅烧、加水造粒制成水泥缓凝剂。我国铜陵化学工业集团有限公司磷石膏采用石灰改质、煅烧成半水石膏、掺入二水石膏混合均匀、成球制成水泥缓凝剂。如上海水泥厂用这种改性磷石膏作水泥缓凝剂,水泥的后期强度比用天然石膏的要高,每年可节省费用一百万元。

5结语

磷石膏在建材工业的综合利用可变废为宝,具有良好的经济效益和开发前景。用磷石膏制取硫酸并联产水泥是资源得到综合利用的有效途径,既可充分利用硫资源,又可彻底消除磷石膏的污染,该方法经多年实践,技术已趋成熟,但因投资大而使其应用受限;磷石膏经改性处理生产各种环保型石膏建筑材料是目前建材工业利用磷石膏的主要途径,具有广阔的市场前景;用磷石膏代替天然石膏作缓凝剂、矿化剂、膨胀剂等,已在许多水泥厂取得了满意的使用效果。总之,建材工业要以水泥和建筑石膏行业为主,在国家相应的政策和措施的积极引导和支持下,主动投入人力、物力,大力开展磷石膏综合利用新技术的研制开发,使磷石膏变成环保型建筑材料,以推动我国/生态建材0事业的蓬勃发展。

参考文献

1李小川.磷石膏制水泥适应新标准的增强措施.水泥工程,2000, 2:49-50

2王世娟.磷石膏综合利用途径与应重视的问题.硫磷设计与粉体工程,2003,1:29-31

3刘玉强等.磷石膏胶凝材料的生产.磷肥与复肥,1999,4:54-56

4席美云.磷石膏的综合利用.环境科学与技术,2001,3:10-13

5徐翠云.磷石膏的开发利用现状.矿产保护与利用,2000,2:53-54

6马隆.用粒化高炉矿渣对磷石膏进行改性.水泥,2002,1:52

7李若东.磷石膏在水泥工业中的应用.中国建材,2002,4:41-42

8曹新建等.磷石膏的改性及在水泥工业中的应用.环境污染与防治,2002,6:184-186

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2004年4期秦景燕等:磷石膏在建材工业中的综合利用