磷石膏制备胶结材和混凝土的研究

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1、第5期矿产综合利用No．52014年10月MultipurposeUtilizationofMineralResourcesOct．2014磷石膏制备胶结材和混凝土的研究王贻远，王加荣，刘家祥，任家安2(1．北京化工大学材料电化学过程与技术北京市重点实验室，化工资源有效利用国家重点实验室，北京100029；2．济源市丰田肥业有限公司，河南济源459004)摘要：以磷石膏作为掺合料替代部分水泥、添加聚羧酸减水剂，制备了胶结材和混凝土，并对其性能进行了研究。结果表明：掺人5％的磷石膏的胶砂试块的抗压抗折强度均满足P．042．

2、5水泥的指标要求，掺入10％一15％的磷石膏的胶砂试块抗压抗折强度能达到P．032．5水泥的指标要求，胶砂试块的凝结时间及安定性均合格；采用磷石膏替代小于等于25％的水泥、添加2．0％一2．3％的聚羧酸减水剂可以配制C30混凝土，抗渗性能达到P12抗渗等级要求。关键词：磷石膏；胶砂；混凝土；抗压强度；抗折强度doi：10．3969／j．issn．1000-6532．2014．05．018中图分类号：TD989；S156文献标志码：A文章编号：1000—6532(2014)05—0070一o4磷石膏是生产磷酸和磷肥过程中排

3、出的一种1试验原料与方法固体废弃物。通常情况下，每生产lt(P20)磷酸，产生4．5—5．5t磷石膏⋯。磷石膏的主要成分为1．1试验原料CaSO·2H20，同时还含有少量磷、氟、及有机物，呈试验原料有磷石膏、混凝土外加剂检测专用基准水泥(以下简称水泥)、砂子、石子和聚羧酸减水酸性，pH值一般在4．5以下J。目前，我国磷石膏剂等，磷石膏和水泥的化学成分见表1。的年排放量超过5000万t，累计堆放量上亿吨，并且表1主要原材料的化学成分／％随着我国磷肥工业的快速发展，产排量还会逐步增Table1Chemicalcomposit

4、ionofthemain大【3J。我国磷石膏的资源化利用率为4．3％～4．rawmaterials，s％。由于磷石膏含有磷及氟等有害物质，将其任意名称CaOSO3SiO2MsoA1203Fe203P205F排放会造成环境污染。若将磷石膏筑坝堆存，不仅磷石膏34．6248．102．330．520．010．701．130．20占地多、投资大、堆渣费用高，而且对堆场的地质条递：：：兰：垒：兰墨兰：Q==件要求高，长期堆积也会引起地表水及地下水的污采用Max-2500VB型x射线衍射仪对磷石膏样染。因此磷石膏的处理成为与磷化工发

5、展伴生的环品进行XRD分析，结果见图1。由图1可知，磷石保难题。近年来，利用磷石膏制水泥缓凝剂【4】、联膏中的主要结晶相是CaSO·2H：0，其他杂质含量产硫酸水泥【6]，生产石膏建材制品[8的研究较很少。多，但是利用磷石膏配制混凝土的研究却鲜有报将磷石膏烘干、粉磨、分级作为试验用物料。用道【l。本文利用磷石膏作为掺合料替代部分水泥、Easysizer20型激光粒度分布仪测试，磷石膏粉料粒添加聚羧酸减水剂制备胶结材和混凝土，并对胶结度分布为最小粒径0．76ttm，最大粒径139．361a,m，材的凝结时间、安定性和混凝土

6、的抗渗性能进行了平均粒径为20．71m。研究。收稿日期：2014一O1—10基金项目：济源市科技计划项目(2012—13)作者简介：王贻远(1988一)，男，硕士研究生，主要研究方向为固体废弃物的综合利用。第5期王贻远等：磷石膏制备胶结材和混凝土的研究‘71·水剂添加量在0．6％～1．2％范围内，添加1．2％的-CaSO．·2O减水剂时，胶砂的3d、28d抗压抗折强度均最高。叠I-越；l氍7II幽L——jL—上L～．L．O204O6O8O20，(。)图1磷石膏样品的XRD图聚羧酸减水剂添加量，％Fig．1TheXRDpa

7、tternofphosphogypsum图23d抗压强度结果采用滦平中砂、三河碎石、北京成城交大建材有Fig．2Resultsof3dcompressivestrength限公司生产的CCAR聚羧酸高效减水剂(以下简称聚羧酸减水剂)为试验用的其他原料。1．2试验方法时=采用磷石膏粉料、水泥、聚羧酸减水剂分别进行776趟6554433277665544332了不同磷石膏掺量的水泥胶砂试验。水泥标准稠度5O5O5O5O5O55O5O5O5O5O5强辖用水量、凝结时间、安定性按《水泥标准稠度用水蠕量、凝结时间、安定性检验方法》

8、(GB／T1346-2001)进行检测。采用磷石膏粉料、水泥、中砂、碎石和聚羧酸减聚羧酸减水剂添加量／％水剂进行不同磷石膏掺量的混凝土强度试验。选取图33d抗折强度结果混凝土强度试验中的配比，按GBJ82—85进行混凝Fig．3Resultsof3dflexuralstrength土的抗渗性试验。2试验结果及分析一2