磷渣粉改性磷石膏实验研究

第52卷第1期圆园20年1月无机盐工业INORGANICCHEMICALSINDUSTRY灾燥造援52晕燥援1Jan.袁圆园20Doi院10.11962/1006-4990.2019-0095环境健康安全窑窑磷渣粉改性磷石膏实验研究渊1.曲靖师范学院化学与环境科学学院袁云南曲靖655011曰2.曲靖卷烟厂冤摘要院以磷建筑石膏为原料袁研究磷渣粉对磷建筑石膏力学性能和微观性能的影响遥采用抗折抗压试验机研郑绍聪1袁汪帆1袁朱丽苹1袁徐成坤2究力学性能袁SEM电镜研究微观形貌遥结果表明院FDN减水剂添加量为1.5译袁改性磷渣粉掺量在10%耀15%范围内时袁磷石膏基制品抗折强度均达到7.0MPa以上袁抗压强度达到15.0MPa以上袁约为空白样的2倍袁效果显著遥通过成短柱状或中空管状结构袁大大提高了磷石膏基材料性能指标袁为磷石膏生产石膏砂浆提供了理论和技术支持遥关键词院磷石膏曰磷渣粉曰微观分析中图分类号院TQ126.3文献标识码院A文章编号院1006-4990渊2020冤01-0073-03SEM电镜分析磷建筑石膏水化前后微观形貌袁结果表明袁添加磷渣改性材料后袁磷石膏水化晶体形貌从片状或条状改变Experimentalstudyoninfluenceofphosphogypsumwithmodifiedphosphorusslagpowder渊1.CollegeofChemistryandEnvironmentalSciences袁QujingNormalUniversity袁Qujing655011袁China曰2.QujingCigaretteFactory冤Abstract院Theeffectofphosphorusslagpowderonthemechanicalpropertyandmicro鄄propertyofrawmaterialphosphogyp鄄sumwasstudied.Themechanicalpropertywasstudiedbybendingandcompressiontestingmachine.ThemicromorphologywasstudiedbySEM.ResultsshowedthatadditionofFDNwere1.5译.Theadditionsofmodifiedphosphorusslagpowderwasat10%~15%.Theflexuralstrengthandcompressivestrengthofphosphogypsum鄄basedproductswereabove7.0MPaand15.0MParespectively.Itwasabout2timesthantheblanksample.Themicromorphologiesofphosphogypsumsbeforeandaf鄄terhydrationwereanalyzedbySEM.Resultsshowedthatthemicromorphologyofphosphogypsum鄄basedmortargrewfromprovedtheperformanceindexofphosphogypsum鄄basedmortarmaterialandprovidedtheoreticalandtechnicalsupportfortheproductionofgypsummortarwithphosphogypsum.Keywords院phosphogypsum曰phosphorusslagpowder曰microstructureanalysisflakeorstriptoshortcolumnorhollowtubularstructureafteraddingphosphogypsummodifiedmaterial袁whichgreatlyim鄄ZhengShaocong1袁WangFan1袁ZhuLiping1袁XuChengkun2近年来袁随着国家环保局对磷化工排放副产品磷石膏要求的提高袁对磷石膏的综合利用成为磷化工行业的研究热点之一咱1-2暂遥磷石膏基制品具有质轻尧保温隔热尧易于加工和调节湿度等功能袁在建材领域已得到广泛应用咱3暂遥但是袁作为气硬性胶凝材料袁磷石膏基制品存在力学强度较低袁耐水性较差等问题咱4暂袁又大大地限制了它的应用范围遥为了提高石膏制品的强度和耐水性袁科研人员曾做了大量的研究工作袁掺杂改性就是一个重要的研究方向咱5暂遥本项目是以云南省磷化工副产品磷石膏为主要原料袁通过焙烧制备建筑石膏袁再添加其他原料复配得到石膏基产品遥经过大量研究袁本课题组找到了能改变磷石膏晶体形貌的科研关键技术袁改善了磷石膏基产品的物理性能袁提高了工业副产品磷石膏的附加价值袁促进了建材行业的环保发展袁完全符合国家发展循环经济尧节能利废的国策遥1实验部分1.1实验原料与仪器设备茁型半水磷石膏渊简称磷建筑石膏冤袁主要物相为CaSO窑41/2H2O袁含有约10%的SiO2和其他杂质袁化学成分见表1曰改性磷渣粉袁以磷渣粉渊化学成分见基金项目院云南省教育厅重点项目渊2017zzx184袁2018JS450冤曰大学生创新训练项目渊201710684017冤遥收稿日期院2019-07-14作者简介院郑绍聪渊1981要冤袁男袁博士袁研究方向为石膏基新材料袁已发表论文20余篇袁获发明专利授权3项曰E-mail院31602992@qq.com遥窑73窑www.wjygy.com.cn无机盐工业2.2第52卷第1期表1冤为主要原料袁通过添加一定量化学试剂粉磨改性而成曰FDN萘系减水剂遥NJ-160A型水泥净浆搅拌机曰DKZ-5000型电动抗折试验机曰DYE-300型电液式压力试验机曰PhenomProX型台式扫描电子显微镜曰电热鼓风恒温干燥箱曰YP12001型电子天平遥项目w渊CaO冤w渊SO3冤磷建筑石膏粉30.3441.38磷渣粉49.60要项目w渊Fe2O3冤w渊P2O5冤磷建筑石膏粉0.240.50磷渣粉2.401.20改性磷渣材料对磷建筑石膏力学性能的影响磷渣粉中含有大量的氧化钙和二氧化硅等活性物质袁添加少量活性激发剂袁通过粉磨制备出改性磷渣粉袁用于改性磷石膏基砂浆袁选择减水剂掺量为1.5译袁研究改性磷渣粉对磷建筑石膏的影响袁结果见表3和图1遥表3改性磷渣粉对石膏基力学性能的影响改性磷标准渣粉掺稠度/量/%%058107042424224h绝干强度/改性磷标准MPa渣粉掺稠度/量/%%抗折抗压2.68.612424.39.815427.213.020428.015.424h绝干强度/MPa抗折抗压8.216.37.715.66.011.2表1磷建筑石膏和磷渣粉的化学成分w渊SiO2冤11.9236.40w渊F冤0.31要%w渊MgO冤w渊Al2O3冤0.500.351.204.80w渊H2O冤14.44.21.2实验方法根据实验设计配比分别称量磷建筑石膏尧改性磷渣粉尧FDN减水剂及水袁将称量好的磷建筑石膏尧改性磷渣粉和减水剂倒入水泥净浆搅拌机搅拌均匀袁然后加入水搅拌袁随后迅速注入三联模具中成型袁2h脱模后置于烘箱中烘干测试遥石膏砂浆的稠度尧凝结时间尧抗折抗压试验均按GB/T9776要2008叶建筑石膏曳分析方法进行袁实验环境温度为渊20依5冤益袁实验样品干燥后用扫描电子显微镜渊SEM冤观察微观结构并进行机理分析遥2结果与讨论2.1FDN减水剂对磷建筑石膏力学性能的影响添加减水剂可以在保持流动性不变的情况下减少需水量袁提高石膏基材料的强度遥按设计称取1200g磷建筑石膏粉袁通过添加不同量的FDN减水剂调整石膏标准稠度渊密实度冤袁考察减水剂对石膏抗折抗压性能的影响袁结果见表2遥结果表明袁FDN减水剂掺量从0增加至1.5译过程中袁磷建筑石膏粉的标准稠度从75%减小至54%袁减水率达21%曰石膏砂浆2h抗折强度从2.4MPa增加至3.0MPa袁增加约25%曰24h抗折强度从3.2MPa增加至3.8MPa袁增加约18%遥说明添加减水剂后袁磷建筑石膏标准稠度降低袁抗折抗压物理性能均有一定程度提高遥表2FDN减水剂对石膏力学性能的影响减水剂掺量/译0.00.10.30.51.01.5标准稠度/%7565605855542h强度/MPa抗折抗压2.46.62.66.82.87.03.07.42.97.23.07.224h绝干强度/MPa抗折抗压3.29.23.49.43.810.23.69.83.59.83.49.9由表3可见袁在相同的减水剂和标准稠度条件下袁随着改性磷渣粉掺量从0%增加到20%过程中袁磷建筑石膏标准稠度有明显降低袁磷石膏基制品强度增加非常明显遥当改性磷渣粉掺量在10%耀15%范围内时袁磷石膏基制品抗折强度均达到7.0MPa以上袁抗压强度达到15.0MPa以上袁约为磷石膏空白样的2倍袁效果显著遥图1b为磷渣粉改性石膏砂浆SEM图遥通过对比未添加改性磷渣粉的晶体形貌袁结果表明袁掺入改性磷渣粉后袁石膏砂浆晶体形貌从长条状尧片状改变成短柱状尧中空管状等结构袁石膏晶体缝隙间还伴有钙钒石胶凝材料袁显著增加了石膏砂浆强度遥可能的原因是袁添加改性磷渣粉袁在磷建筑石膏中引入CaO尧SiO2尧Al2O3和Fe2O3等活性成分遥所添加的活性物质在一定条件下生成硅酸钙渊C3S冤和钙钒石等增强材料曰改性磷渣粉改变了磷石膏晶体形貌袁生成短柱状尧中空状等能有利于提高石膏砂浆性能的晶体曰所形成增强材料与高强石膏晶体相互交结袁大幅度提高了磷石膏基材料的物理性能遥图1a要空白实验曰b要10%磷渣粉改性材料磷渣粉改性石膏砂浆SEM图标准稠度对石膏力学性能的影响在不同稠度条件下袁石膏浆体流动性变化大袁石膏基材料的密实度也不一样遥考察不同稠度条件对2.3窑74窑2020年1月郑绍聪等院磷渣粉改性磷石膏实验研究www.wjygy.com.cn石膏基材料力学性能的影响遥选择磷建筑石膏1056g袁磷渣粉144g袁FDN减水剂1.2g袁考察添加不同水量对磷石膏基制品性能的影响袁结果见表4和图2遥表4标准稠度对石膏力学性能的影响标准稠石膏密度/度/%渊kg窑m-3冤70605010501153130024h绝干强24h绝干强标准稠石膏密度/度/MPa度/MPa度/%渊kg窑m-3冤抗折抗压抗折抗压2.68.64513757.414.63.87.34214538.517.56.212.1于增加石膏制品强度袁导致石膏制品强度大幅度增加遥3结论表4结果表明袁当标准稠度从70%降低到42%过程中袁石膏制品密度从1050kg/m3增加到1453kg/m3袁增加约38.4%曰石膏抗折强度从2.6MPa增加至8.5MPa袁增加约5.9MPa曰抗压强度从8.6MPa增加至17.5MPa袁增加约8.9MPa遥实验结果表明袁在相同的磷渣粉掺量尧相同的减水剂条件下袁石膏需水量对磷建筑石膏材料力学性能有显著的影响遥当标准稠度大幅度降低时袁石膏基制品密度相应增加袁而抗折抗压性能也相应增加遥本文以云南省磷肥工业副产磷石膏为主要原料袁通过焙烧制备磷建筑石膏遥通过添加改性磷渣粉和减水剂袁显著改善石膏粉力学性能遥通过研究得出如下结论院1冤减水剂减少石膏需水量袁磷建筑石膏粉标准稠度降低袁抗折抗压物理性能均有一定程度提高曰2冤改性磷渣粉添加到磷建筑石膏中袁相互协同作用下被激发袁显著提高石膏制品强度曰3冤磷建筑石膏标准稠度对磷石膏基材料性能也有影响遥可能原因是标准稠度降低袁石膏晶体搭接增多袁空隙减少袁大幅度增加石膏制品强度遥在提高石膏基制品强度过程中袁可以从添加增强材料尧减少需水量和增加密度方面开展研究工作遥笔者课题组进行了大量实验研究袁通过添加改性磷渣粉尧减水剂等化工试剂袁大幅度提高了磷建筑石膏强度袁为磷石膏资源化利用提供技术支持遥致谢院实验过程中特别感谢云南云天任高有限公司提供的帮助遥参考文献院咱1暂咱2暂胡婷袁丁益民袁赖榕永袁等.钢渣粉-脱硫石膏对饰面砂浆性能的影响及机理初探咱J暂.新型建筑材料袁2018渊3冤院80-83.性能研究咱J暂.无机盐工业袁2012袁44渊10冤院21-23.机盐工业袁2011袁43渊9冤院1-4.何玉鑫袁华苏东袁姚晓袁等.磷石膏-矿渣基胶凝材料的制备及其钟本和袁张志业袁王辛龙袁等.化学法处理磷石膏的新途径咱J暂.无许霞袁吴开胜袁李龙梓.脱硫石膏基喷涂石膏砂浆的配制技术及应用研究咱J暂.新型建筑材料袁2016渊1冤院4-6.张峙琪.纤维素醚掺量对硅酸盐水泥-铝酸盐水泥-石膏三元复合自流平砂浆早期体积稳定性的影响咱J暂.土木工程袁2017袁6渊5冤院525-532.图2不同标准稠度下石膏SEM图a要70%曰b要42%咱3暂咱4暂咱5暂通过对比图2的SEM图可知袁磷建筑石膏标准稠度从70%降低至42%条件下袁石膏制品空隙减少很多袁密实度增加非常多袁这与表4中密度变化相一致遥标准稠度降低袁石膏晶体搭接增多袁空隙减少袁有利窑75窑