磷石膏在水泥行業(yè)的應(yīng)用

2023-04-26 14:30:02

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1用作水泥緩凝劑

日·本早在1955 年就著手磷石膏作水泥緩凝劑的開發(fā)工作，1958 年建成了第/一個(gè)工業(yè)規(guī)模的磷石膏廠，開始取代天/然石膏。例如，日·本日產(chǎn)化學(xué)公司將經(jīng)過干燥的磷石膏用石灰中和后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯煅燒，控制煅燒條件，使其變成半水石膏與無水石膏的混合物，并在盤式?；髦屑铀炝?重新水化成二水石膏)，制成水泥緩凝劑。日·本的水泥工業(yè)已幾乎不再采用天/然石膏了。除日·本以外，世界上其他國家也有類似于日·本的煅燒轉(zhuǎn)化法的生產(chǎn)裝置，其中菲·律·賓有一套150kt/a 裝置，韓·國有一套200kt/a 的裝置。我國磷石膏利用的研究開發(fā)工作起步較晚，特別是利用磷石膏作水泥緩凝劑的研究工作進(jìn)展較慢。目前銅陵化工集團(tuán)磷石膏綜合開發(fā)公司有一套100kt/a 水泥緩凝劑生產(chǎn)裝置，該裝置工藝類同于日·本的煅燒轉(zhuǎn)化工藝，于1999 年8月投產(chǎn)，產(chǎn)品已銷往銅陵水泥廠、海螺集團(tuán)銅陵分廠等單位，用戶反映良好；另外，陜西華縣化工建材廠也建成了一套30kt/a 的水泥緩凝劑生產(chǎn)裝置。

國內(nèi)外對(duì)磷石膏作水泥緩凝劑及其對(duì)水泥性能的影響也做了相應(yīng)的研究。如J.H. Potgieter[60]等研究表明磷石膏可以成功的代替天/然石膏作為水泥緩凝劑用于普通硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥中。彭家惠等研究指出磷石膏經(jīng)石灰中和后于800℃煅燒的無水石膏作水泥緩凝劑，克服了磷石膏作緩凝劑時(shí)水泥早期強(qiáng)度降低的缺陷，其強(qiáng)度性能優(yōu)于采用天/然石膏的水泥。鄭建國[62]等研究指出通過加入適量生石灰使磷石膏改性，可有用效除消可溶磷對(duì)水泥性能的不良影響。

2用磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)硅酸鹽水泥

磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的工藝原理是將磷石膏高溫分解，所得SO3用于生產(chǎn)硫酸，CaO用于生產(chǎn)水泥。20世紀(jì)六七十年代歐·洲開發(fā)出轉(zhuǎn)窯法煤還原磷石膏生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的工藝，1986年云南磷肥廠建成國內(nèi)第/一套磷石膏生產(chǎn)100kt/a硫酸聯(lián)產(chǎn)100kt/a水泥裝置，1999年山東魯北化工集團(tuán)公司采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)開發(fā)了旋風(fēng)預(yù)熱器窯外分解煅燒技/術(shù)，建成600kt/a磷銨裝置副產(chǎn)磷石膏制800kt/a硫酸聯(lián)產(chǎn)1200kt/a水泥裝置。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看磷石膏生產(chǎn)硫酸、水泥工藝只要具有一/定的規(guī)模并大力降低能耗，是有一/定競(jìng)爭(zhēng)力的，不失為是一條具有前景的出路。

3用磷石膏低堿度水泥和礦渣水泥

生產(chǎn)硫鋁酸鹽、鐵鋁酸鹽水泥等低堿度水泥時(shí)，生料配料需要石膏，熟料燒成后，還需要外摻石膏磨制水泥，需要石膏量大，全可以利用工業(yè)廢渣磷石膏代替天/然石膏。李德棟等研究表明：摻入磷石膏可改良善水泥生料的易磨性和易澆性，使生料和熟料產(chǎn)量都有提高，并可改良善熟料的凝結(jié)特性，隨著磷石膏摻入量的增加，熟料的早期強(qiáng)度有下降的趨勢(shì)。

用礦渣、無水磷石膏和熟料配制的磷石膏礦渣水泥可用于某些特而殊工程，其硫酸鈣含量可達(dá)15%~18%，可防止硫酸鹽侵蝕[46]。

4用作水泥生產(chǎn)中的礦化劑

水泥生產(chǎn)中，在生料中加入適量的SO3和F-可起到礦化作用，通過活化二氧化硅來降低液相的形成溫度，改良善熟料的礦物組成，在實(shí)際生產(chǎn)中通常是加入硫酸鈣和氟化鈣。磷石膏主要成分是二水硫酸鈣及少量的氟化鈣，無需預(yù)處理就可直接作為礦化劑使用，同時(shí)還含有少量P2O5，在生產(chǎn)過程中對(duì)C3S的形成及游離氧化鈣的吸收有促推進(jìn)作用。周志宏等人通過實(shí)踐證明，磷石膏的礦化作用略優(yōu)于天/然石膏，可達(dá)到提高水泥熟料的質(zhì)量，降低熟料燒成溫度的效果。