氟、磷對硅酸鹽水泥熟料礦物水化過程影響機(jī)理研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)和化工業(yè)每年會產(chǎn)生大量的工業(yè)副產(chǎn)品，其中如磷渣和磷石膏具有雙重危害，即不僅會帶來處理難題，而且造成環(huán)境污染。磷渣和磷石膏具備潛在活性，可以作為水泥工業(yè)的添加劑而得到廣泛應(yīng)用。然而在中國，每年有大量的磷渣和磷石膏得不到有效利用，究其原因，主要是其中所含的磷和氟嚴(yán)重延緩水泥的凝結(jié)時間，并降低早期強(qiáng)度。
　　 本文研究了磷渣和磷石膏中磷和氟對水泥單礦硅酸三鈣和鋁酸三鈣的水化機(jī)理影響。在此基礎(chǔ)上，采用化學(xué)方法來激發(fā)磷渣和磷石膏的活性

2、，選取堿性物質(zhì)如生石灰、氫氧化鈉、硅酸鈉以及鹽類如氯化鈉等，來加快摻加磷渣和磷石膏水泥的水化速率。制備硅酸三鈣和鋁酸三鈣，以磷渣浸泡液和磷石膏浸泡液代替水，通過量熱分析、化學(xué)結(jié)合水、XRD和SEM等方法，探討磷和氟對水泥單礦硅酸三鈣和鋁酸三鈣水化進(jìn)程的影響。研究表明，可溶性磷和氟對水泥單礦的水化反應(yīng)有明顯的延緩作用。硅酸三鈣在含磷和氟溶液中的水化放熱量顯著降低，而且誘導(dǎo)期延長，推遲了第二放熱峰的出現(xiàn)，體現(xiàn)在整個放熱曲線上呈現(xiàn)放熱峰的峰值

3、低，峰出現(xiàn)時間推遲的特點(diǎn)。鋁酸三鈣在含磷和氟溶液中的水化放熱峰推遲出現(xiàn)，水化產(chǎn)物數(shù)量減少。難溶性磷對水泥單礦的水化也有一定的延緩作用，難溶性氟對單礦物的水化放熱速率影響很小。SEM圖像表明，由于磷和氟對水化延緩的作用，使得單礦物硬化漿體早期微觀形貌存在少量孔隙，裂縫出現(xiàn)概率減少。將不同形態(tài)的磷酸鹽和氟鹽外摻引入硅酸鹽水泥，結(jié)果表明：磷和氟對硅酸鹽水泥物理性能的不利影響主要是由其中的可溶磷和氟造成的，難溶磷和氟對水泥物理性能的影響很小，可

4、溶磷中以HPO42-對水泥物理性能的影響最大。針對磷渣材料的特性，采用堿激發(fā)劑對磷渣進(jìn)行改性，結(jié)果表明：氫氧化鈉、碳酸鈉及其與尿素或氯化鈉的復(fù)合都可以加速磷渣的水化，但是氫氧化鈉的復(fù)合作用更明顯。激發(fā)劑對磷渣活性的激發(fā)主要發(fā)生在磷渣水化早期，后期增幅不大。摻加生石灰能夠提高磷渣硅酸鹽水泥的3d和28d強(qiáng)度。3d強(qiáng)度比未摻生石灰的磷渣硅酸鹽水泥提高0.5MPa，增長率2.0％，28d強(qiáng)度可以提高4.7MPa，增長率12.2％。針對磷石膏的