被中和、pH 值增大及溶解度降低等。石灰加入量以
将改性磷石膏送到水泥厂进行工厂试验, 并与
改性后磷石膏的 pH 值为 6.5～ 7.5 为宜, 一般为水 厂家目前所用的天然石膏的使用效果进行对比。 试
溶性磷含量的 3 倍。 改性磷石膏干燥前或煅烧后的 验结果见表 6、表 7 和表 8。由各表数据可见, 改性磷
主要有:
以 H 3PO 4、H 2PO 4-
或 HPO
24
形式存在的可
溶性 P2O 5, 含量达 1.76%; 以金属共生磷酸盐复合
图 1 石膏的 TG 分析
1 原料及成分分析
磷石膏: 取自贵州赤天化峰化工有限公司 天然石膏: 取自遵义龙泉水泥厂 水泥熟料: 取自遵义龙泉水泥厂 石灰: 外购, CaO ≥90% 改性剂: 自制 天然石膏及磷石膏的理化分析、相组成分析、
石膏种类
天然石膏 改性磷石膏
SO3 %
2.85 2.74
凝结时间 小时∶分
初凝
终凝
1∶27
2∶12
1∶40
2∶15
安定性
合格 合格
抗折 MPa
3d
28 d
6.2
7.0
5.8
7.4
抗压 MPa
3d
28 d
34.7
52.3
35.7
52.5
表 7 龙泉水泥厂用改性磷石膏磨制普通硅酸盐水泥的试验结果
石膏种类
27.6
54.8
29.9
55.1
30.9
57.4
30.8
56.2
31.1
55.9
29.8
56.3
30.5
56.2
表 8 龙泉水泥厂用磷石膏磨制复合硅酸盐水泥的试验结果
石膏种类
天然石膏 改性磷石膏
图 2 石膏的 DTA 分析
第一作者: 曹建新, 男,1956 年出生, 副教授。 3 贵州省科委基金资助项目 (黔科合计字 (95) 2029 号) , 贵州工业大学重大应用开发项目 (校科合基字 (98) 102 号)
· 48·1
图 3 磷石膏的 X-ray 分析
曹建新等 磷石膏的改性及其在水泥生产中的应用
6.0 0.0050 8.0 ～ 8.5
8.0 0.0001 8.5 ～ 9.0
表 4 改性磷石膏的矿相组成与溶解性能及 pH 值
样品名称 磷石膏 磷石膏 磷石膏 改性磷石膏 改性磷石膏 改性磷石膏 天然石膏
改性条件 60 ℃干燥
煅烧 煅烧、加水约 20%、陈化 24h
60 ℃干燥 煅烧
煅烧、加水约 20%、陈化 24 h 60 ℃干燥
磷石膏主要成分是 CaSO 4·2H 2O , 并含有一些 杂质, 只要将其经过适当处理, 可望替代天然石膏用 于水泥生产。用磷石膏替代天然石膏生产水泥, 关键 要解决磷石膏所含的杂质对水泥凝结时间、强度等 物理性能的不良影响。 在对磷石膏中水溶性 P2O 5、 F - 、SO42- 及有机物等杂质进行检测分析、研究其对 水泥物理性能的影响的基础上, 进行了磷石膏改性 以及改性磷石膏替代天然石膏用于水泥生产的实验 室研究和工厂试验。研究结果表明, 改性磷石膏可以 替代天然石膏用于水泥生产。
4∶19
3∶12
4∶00
4∶26
5∶40
Hale Waihona Puke 3∶244∶19安定性
合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格
抗折 MPa
3d
28 d
5.5
8.6
5.5
8.8
5.2
7.8
5.1
8.1
5.5
8.4
5.6
8.5
5.7
8.4
5.3
8.5
5.3
8.5
抗压 MPa
3d
28 d
28.3
56.7
29.8
55.8
Fe 2O 3 0.24 0.17
MgO Na 2O K2O 0.21 0.13 ×10-2 0.023
1.87
-
-
F 0.021 0.04
%
结晶水 酸不溶物 烧失量
18.01
2.11
19.03
8.52
2.40
13.52
表 2 磷石膏、天然石膏的硫酸钙矿物组成及溶解度
样品名称
磷石膏 天然石膏
CaSO 4·2H 2O CaSO 4·1 2H 2O CaSO 4
CaSO 4·2H 2O % 91.95 29.12 42.53 87.54 29.85 40.58 38.42
CaSO 4·1 2H 2O % 2.60 0.61 10.99 5.44 25.95 24.90 11.77
CaSO 4 % -
49.44 29.12
22.42 14.90 33.55
pH 值 2.16 5.33 5.08 6.72 7.36 7.30 7.31
在测定条件下, 磷石膏的溶解度比天然石膏的 溶解度大。
样品名称 磷石膏 天然石膏
P 2O 5 2.48
-
SO 3 42.96 44.10
CaO 29.97 35.25
注: 磷石膏中水溶性磷为 1.76% 。
表 1 磷石膏及天然石膏成分分析结果
SiO2 2.01 2.62
Al 2O 3 0.77 0.89
29.1
56.7
29.1
56.5
29.8
56.4
注: 改性磷石膏中石灰投加量均为 4%, 改性剂约为 0.1% 。
由图及表 3、表 4 所列数据可知, 磷石膏经石灰 中和、煅烧、再结晶等改性后, 其水溶性磷含量、物相 相成及溶解性能等均发生了变化。 表现为水溶性磷
0.1%, 并经一定温度煅烧, 然后喷水再结晶为宜。 3 改性磷石膏用作水泥缓凝剂的工厂试验
关键词 磷石膏 改性 溶解性能 水泥生产
Modification of phosphogypsum and its application to cement manufacture Cao Jianxin , Chen Qianlin , Fu Chengbing . Department of Chemical Engineering , Guizhou University of Technology , Guiyang 550003
别进行 DTA 、TG 分析, 计算石膏的相组成, 测定改 性磷石膏 pH 值及溶解性能。按相关标准, 用改性磷 石膏替代天然石膏磨制水泥, 并作水泥的全套物检。
磷石膏改性的实验流程如下:
2.2 实验结果及分析 陈化后, 石灰加入量与磷石膏水溶性磷含量及
洗液 pH 值的关系见表 3; 在不同条件下改性的磷石 膏的相组成、溶解性能及 pH 值见表 4; TG、DTA 分 析见图 1 和图 2; 改性磷石膏对水泥物理性能的影 响见表 5。
环境污染与防治 第 24 卷 第 3 期 2002 年 6 月
磷石膏的改性及其在水泥生产中的应用3
曹建新 陈前林 付成兵
(贵州工业大学化工系, 贵阳 550003 )
摘要 研究了磷石膏的改性方法及改性磷石膏在水泥生产中的应用。结果表明, 通过改性, 可将磷石膏中对水泥有害的杂质 转化为难溶盐, 并能改善磷石膏中硫酸钙的溶解性能。 改性磷石膏可以替代天然石膏用于水泥生产。
溶解度 g·L -1 1.348 1.377 1.053 0.414 1.053 0.595 0.660
注: 改性磷石膏的石灰加入量为 4%, 改性剂约为 0.1%, 煅烧时间约 25min ; pH 值用 pHS 210A 型数显酸度计 离子计测定。
· 58·1
环境污染与防治 第 24 卷 第 3 期 2002 年 6 月
8.4
5.5
8.5
5.4
8.4
5.3
8.5
5.4
8.4
5.5
8.5
5.5
8.6
5.5
8.6
5.3
8.4
5.5
8.6
5.5
8.4
5.4
8.4
抗压 MPa
3d
28 d
29.3
55.1
29.7
56.1
29.1
55.9
30.5
56.1
30.7
55.7
30.6
56.2
30.1
59.7
31.1
57.0
28.3
55.9
凝结时间 小时∶分
初凝
终凝 安定性
3∶36
4∶51
合格
2∶41
3∶55
合格
3∶01
4∶10
合格
2∶03
3∶20
合格
3∶59
5∶14
合格
3∶07
4∶25
合格
3∶25
4∶49
合格
2∶31
4∶03
合格
4∶37
6∶16
合格
3∶40
5∶14
合格
4∶09
5∶16
合格
3∶01
4∶38
合格
抗折 MPa
3d
28 d
5.2
天然石膏 磷石膏 改性磷石膏 天然石膏 磷石膏 改性磷石膏 天然石膏 磷石膏 改性磷石膏
SO3 %
2.46 2.42 2.27 2.73 2.50 2.57 2.85 2.78 2.84
凝结时间 小时∶分
初凝
终凝
3∶06
3∶56
3∶25
4∶28
3∶07
4∶00
3∶09
4∶05
3∶39
5∶35
3∶24
陈化时间均应不小于 24 h。