磷石膏部分分解及硫鋁酸鹽水泥制備.pdf

1、磷化工業(yè)的迅速發(fā)展給磷石膏的處理利用帶來巨大難題，隨著磷石膏的排放量每年以千萬(wàn)噸增加，但磷石膏資源化利用程度遠(yuǎn)不足以消除其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的巨大影響。本文提出利用磷石膏單獨(dú)部分分解制硫鋁酸鹽水泥的思路，磷石膏未反應(yīng)的磷石膏將全部替代天然石膏，分解的磷石膏生成CaO將部分取代石灰石為硫鋁酸鹽水泥熟料提供Ca組分，以此達(dá)到大量消納磷石膏的目的，對(duì)磷石膏的資源化利用具有實(shí)用價(jià)值和理論意義。
　　通過采用 HSC熱力學(xué)軟件對(duì)磷石膏和磷石膏-焦炭

2、體系可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)自由能進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合兩種體系的綜合熱分析研究結(jié)果可知，提高體系初始升溫溫度及還原氣氛有利于磷石膏的分解，后期存在一定的氧濃度有利于副產(chǎn)物CaS向CaO的轉(zhuǎn)化。通過對(duì)磷石膏分解試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，恒溫時(shí)間、磷石膏質(zhì)量、磷石膏與焦炭體系中碳與硫物質(zhì)的量之比（以 C/S表示）及還原氣氛持續(xù)時(shí)間對(duì)磷石膏分解率均存在一定的影響。恒溫時(shí)間延長(zhǎng)有利于磷石膏分解率的提高，磷石膏分解率隨著磷石膏質(zhì)量的增加而降低。在還原氣氛下，C/S=1

3、的磷石膏-焦炭體系中磷石膏分解率高于 C/S=0.7磷石膏-焦炭體系中磷石膏的分解率，通過坩堝封存的方法可延長(zhǎng)還原氣氛存留時(shí)間有利于磷石膏分解率的提高。最終得出單獨(dú)煅燒磷石膏在1250℃恒溫2h分解率可達(dá)75％，磷石膏-焦炭坩堝封存
　　體系在1300℃恒溫30min分解率達(dá)到80%，同時(shí)兩種狀態(tài)下超過以上溫度的磷石膏均會(huì)在高溫時(shí)熔融，冷卻后出現(xiàn)玻璃態(tài)。對(duì)兩種制度下磷石膏釋放的 SO2進(jìn)行理論濃度計(jì)算表明 SO2理論濃度已達(dá)到收集

4、制酸要求，因此選取這兩種制度處理后的磷石膏進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。
　　將分解率達(dá)到75%和80%的磷石膏（殘余物以CaSO4和CaO為主）與礬土、石灰石按一定比例混合燒制熟料并制成水泥，將制得的熟料和水泥與傳統(tǒng)的硫鋁酸鹽熟料及水泥性能進(jìn)行對(duì)比研究。生料熱分析研究結(jié)果表明，以部分分解的磷石膏配制的原料燒成過程與傳統(tǒng)硫鋁酸鹽水泥熟料燒成過程礦物形成峰出現(xiàn)溫度一致。熟料XRD分析結(jié)果表明，熟料礦物組成為C AS43和C2S相與所設(shè)計(jì)礦物組成一致

5、。經(jīng)計(jì)算熟料礦物組分含量與設(shè)計(jì)值相差不大，熟料燒成質(zhì)量良好。部分分解的磷石膏制得的硫鋁酸鹽水泥與傳統(tǒng)硫鋁酸鹽水泥性能相比，水化初期放熱峰出現(xiàn)的時(shí)間及放熱量大致相同，硬度與傳統(tǒng)硫鋁酸鹽水泥相比略低，水化產(chǎn)物礦物組成相同且相當(dāng)致密豐富。
　　由此可見，磷石膏部分分解取代天然石膏和石灰石的思路經(jīng)初步驗(yàn)證是可行的，分解率達(dá)到75%和80%的磷石膏燒制硫鋁酸鹽水泥熟料時(shí)，其磷石膏消納量分別為未分解的磷石膏直接替代天然石膏燒制熟料所消納磷石膏