碱性材料对磷石膏的改性论文
摘要：磷石膏是磷酸或磷肥工业以及某些合成洗涤剂产业排放的工业废渣。长期堆放的话，由于磷石膏含有磷、氟及游离酸等物质而具有腐蚀性，长期堆存会污染渣场的土壤表层，进而破坏植被及生态环境。由于其内部的杂质成分复杂，性质不稳定，所以世界上还没有找到一种较为有效的合理利用或处置磷石膏的方法，本试验采用水泥、灰钙等碱性材料对磷石膏进行的改性，在石膏抗压强度没有受到影响的情况下，有效的调控了凝结时间，使其达到施工要求。
关键词：磷石膏；碱性材料；凝结时间
目前，我国磷肥产量占到世界产量的40%。磷肥工业的迅速发展，使我国农业打破了磷肥供应不足、受制于人的不利局势。不过，厂区里堆积如山的副产物磷石膏却已成为一个不容忽视的隐患，困扰着产业的可持续发展。大量堆弃的磷石膏，无疑存在着极大的环境风险，长期堆放的话，由于磷石膏含有磷、氟及游离酸等物质而具有腐蚀性，长期堆存会污染渣场的土壤表层，进而破坏植被及生态环境，许多磷肥厂家为此负担沉重。目前对磷石膏的应用方向主要是一些建筑砌块、筑路基以及对盐碱地的土壤改良等。经过多年的努力，磷石膏的综合利用达到了20%，但这依然不能解决问题。
随着干粉砂浆的发展，越来越多的地方开始接受干粉砂浆这一新兴建材，在诸多的砂浆品种当中，石膏的应用非常广泛。那么，如果能把堆积如山的磷石膏加以利用的话，不光能为磷肥企业减轻负担，消除环境隐患，还能创造巨大的财富，变废为宝，其产生的综合效益不可估量。目前，国内外对磷石膏在干粉砂浆领域的'应用还未见诸报端，研究成果更是寥寥无几。因此，该项研究在行业内处于领先地位，具有极大地创新性和应用价值。磷石膏在砂浆中的应用最主要是凝结时间不易控制，在很短的时间内就达到初凝，完全没有施工时间，文章通过加入碱性材料如水泥、灰钙等物质对磷石膏的凝结时间进行调控，希望能满足施工要求。
1试验过程：
1.1试验原材料
磷石膏：四川宏达建材性，性质参数见表1。
建筑石膏：β型，甘孜州安远矿业有限责任公司，性质参数见表2。
水泥：拉法基水泥P.042.5。
重钙：325目，四川江油。
PE蛋白缓凝剂：广东龙湖科技股份有限公司。
1.2试验内容
1.2.1标准稠度用水量
将石膏式样按下述步骤连续测定二次。先将稠度仪的筒体内部及玻璃板擦净，并保持湿润，垂直放置于玻璃板上。将估计的标准稠度用水量的水倒人搅拌碗中，称取石膏式样300g在5s内倒人水中。用拌合棒搅拌30s，得到均匀的石膏浆，然后边搅拌边迅速注入稠度仪简体内，用刮刀刮去溢浆，使浆面与筒体上端面齐平。从石膏式样与水接触开始至50s时，开动仪器提升按钮。待筒体提去后，测定料浆扩展成的试饼两垂直方向上的直径，计算其算术平均值。记录料浆扩展直径等于（180±5）mm时的加水量，石膏加工设备计算该加水量与石膏式样质量之比，以百分数表示。取二次测定结果平均值作为该石膏式样标准稠度用水量，精确至1%。
1.2.2凝结时间的测定
凝结时间的测定，将石膏式样按下述步骤连续测定二次。按标准稠度用水量称量水，并把水倒入搅拌碗中。称取石膏式样200g，在5s内倒入水中。用拌合棒搅拌30s，得到均匀的料浆，倒人环模中。然后将玻璃底板抬高约10mm，上下震动5次，用刮刀刮去溢浆，并使料浆与环模上端齐平。将装满料浆的环模连同玻璃底板放在仪器的钢针下，使针尖与料浆的表面相接触，且离开环模边缘大于10mm。迅速放松杆上的固定螺丝，针即自由插入料浆中。每隔30s重复一次，每次都应改变插点，并将针擦净、仪器的钢针下，石膏磨使针尖与料浆的表面相接触，且离开环模边缘大于10mm。迅速放松杆上的固定螺丝，针即自由插入料浆中。每隔30s重复一次，每次都应改变插点，并将针擦净、校直。
记录从石膏式样与水接触开始，至钢针第一次碰不到玻璃底板所经历的时间，即为石膏式样的初凝时间。记录从石膏式样与水接触开始，至钢针第一次插入料浆的深度不大于1mm所经历的时间，即为石膏式样的终凝时间。取二次测定结果的平均值，作为该石膏式样的初凝时间和终凝时间，精确至1min。
1.2.3试验过程
本试验首先在按照《GBT17669.4-1999建筑石膏净浆物理性能的测定》进行建筑石膏和磷石膏的标准稠度用水量和凝结时间的测定，然后加入PE缓凝剂对两者的凝结时间进行调控，对比两者的凝结时间，第二步在磷石膏中加入10%的水泥和灰钙，测定其凝结时间的变化，第三步在磷石膏中按照20%的取代量掺入水泥和灰钙，测定其凝结时间。
2试验结果及讨论
2.1灰钙的掺入对磷石膏凝结时间的影响
由表3可知，建筑石膏的凝结时间变化为，在掺入0.08‰的动物蛋白缓凝剂PE前初凝时间为6min，终凝时间为15min。在掺入PE后初凝时间延长，变为76min，终凝时间变为83min。可见动物蛋白缓凝剂PE对建筑石膏的凝结时间有很好的缓凝效果，使其凝结时间满足施工要求。
由表4可知磷石膏21#的初凝时间为8min，终凝时间为14min。加入0.5‰的PE缓凝剂后，见样品22#，初凝时间延长为31min，终凝时间延长为39min对比12#样品，可见，PE缓凝剂对12#样品具有很好的缓凝效果，而对22#样品的缓凝效果则非常的不理想，无法满足施工要求，所以磷石膏不能直接使用，需要对其改性。见样品23#和24#，灰钙的掺入量分别为10%和20%，PE的掺入量依然为0.5‰，23#的初凝时间延长为58min，终凝时间为67min；24#的初凝时间延长为70min，终凝时间延长为78min。可见加入灰钙后，PE缓凝剂的缓凝效果大大增加，在23#样品中基本上已经能满足施工要求，24#的缓凝效果更佳优异，完全达到施工要求。
掺入0.5‰的PE缓凝剂后，磷石膏的凝结时间有所延长，但很短无法满足施工要求，在掺入10%和20%的灰钙后，磷石膏的凝结时间延长的较为明显，特别是24#样品，凝结时间达到了施工要求。可见灰钙对磷石膏的凝结时间的改善效果非常显著，满足施工规范要求。
2.2水泥的掺入对磷石膏凝结时间的影响
由表5可知磷石膏中加入水泥，同样可以很好地对磷石膏起到缓凝作用。33#和34#样品，灰钙的掺入量分别为10%和20%，PE的掺入量依然为0.5‰，33#的初凝时间延长为68min，终凝时间为78min；34#的初凝时间延长为72min，终凝时间延长为84min。可见加入水泥后，PE缓凝剂的缓凝效果大大增加，在33#和34#样品中已经完全能满足完全达到施工要求。
小结：相比灰钙而言，在同样的掺量下，水泥对磷石膏的缓凝时间更长，效果更好。不过灰钙在工程中更为经济，推广也更为容易。
3结语
（1）磷石膏由于其凝结时间波动很大，往往会造成速凝，无法直接应用于工程之中，所以必须对其进行改性，在本试验中往其中加入碱性材料，可显著改善其凝结时间，使得磷石膏在工程中的应用变为可能。
（2）灰钙作为一种碱性材料，在掺入量为10%和20%时都能显著延长磷石膏的凝结时间，满足施工要求。
（3）水泥作为一种碱性材料，对磷石膏的凝结时间同样能起到延长的作用，在相同的掺量下，比灰钙的缓凝作用更加优异，但灰钙具有更好的经济性。
参考文献
[1]胡成军.磷石膏水洗净化试验及工艺[J].磷肥与复肥，2007（09）：66-67.
[2]陈嘉懿.预处理工艺对磷石膏性能的影响及作用机理研究[D].武汉理工大学硕士论文，2012.
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