浅谈磷石膏砖质量控制工艺机理

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1、浅谈磷石膏砖质量控制工艺机理摘要：磷石膏砖是贵州开磷集团自主研发的资源综合利用产品，其质量控制研究主要是激发剂的试验研究,提高了磷石膏砖的产品质量，效促进了磷化工产业固体废弃物综合利用技术的发展，拓宽了磷石膏、黄磷渣的综合利用途径，磷石膏砖的生产可彻底解决废渣再利用过程中的二次污染问题；可真正实现了“建设循环经济生态城市”的目标要求。关键词：磷石膏砖；生产原料；关键工艺；工艺机理前言目前全球每年新增磷石膏排放量达2.8亿吨，中国约5000万吨，占世界磷石膏年排放量的20%。加快磷石膏综合利用技术创新，实现其技术成果的生产力转化

2、，是磷化工行业发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会的重要任务。1磷石膏砖的生产原料1.1黄磷渣黄磷渣是生产黄磷过程中，熔融态的黄磷炉渣浆经水淬形成的。其成分组成为Ca050〜52%、Si0235〜39%、A12032〜5%、Fe2030.1〜1%。黄磷渣的主要化学成分是CaO,属碱性氧化物，它在水淬过程中与Si02、A1203、Fe203一起形成硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)、铁铝四钙(C4AF)等具有水化活性的矿物。使其具有较高的潜在活性，在一定的激发剂下可以产生类似硅酸盐水泥的水化反应，

3、是黄磷渣可以应用在建筑材料中的基本条件。黄磷渣的放射性指标满足GB6566-2001的内照和外照指数指标要求。1.2磷石膏磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的工业废渣，是化学工业中排放量最大的固体废弃物之一。主要成分是二水硫酸钙(CaS04・2H2O)。磷石膏的放射性指标满足GB6566-2001的内照指数和外照指数指标要求。2磷石膏砖的关键工艺磷石膏砖的生产将磷石膏、黄磷渣、外加剂、水按工艺比例要求进行配料混合、成型、养护制得成品。主要工艺环节有磨粉、成型、养护等。通过对磷石膏砖生产工艺及试验的长期跟踪研究，其产品质量控制的工艺

4、机理主要表现在以下几个方面：2.1磨粉工艺此段工艺的目的是为改善黄磷渣潜在活性激发环境创造基础条件。因黄磷渣是水淬渣，决定了其潜在活性，但是黄磷渣的形态是粒状，其作为磷石膏砖生产原料时，其发生反应的接触界面面积较小，生产的有效成分较少，不利于制品质量的提高，故需要增加该物料的有效反应接触面积，以提高砖有效硅酸盐物质数量。2.2成型工艺磷石膏砖生产选用的压制成型工艺具有一定的先进性。与振动成型工艺相比较，压制成型所制得的砖坯强度明显高于振动成型的砖坯，这为从成型到入釜期间的转移砖坯过程创造了较为有利条件，确保了入釜砖坯体的合格率

5、，提高了劳动生产率。2.3养护工艺磷石膏砖的养护工艺控制是该产品质量稳定和提高的关键。经过多年的试验研究和生产实践总结，对比试验了利用常压养护室和蒸压釜在低温、高温、低压、高压等不同养护条件的磷石膏砖成品各项指标情况，其结果可从该产品的水化反应机理进行解析。以下是不同养护工艺的各项指标曲线。3磷石膏砖的工艺机理黄磷渣是一种玻璃体形式的水淬高温炉渣，其基本单元有硅氧四面体、铝氧四面体等多种网络形成体，具有较高聚合度。磷石膏砖生产中黄磷渣潜在活性的激发结果是其有效水化反应的充分必要条件，有效水化反应是黄磷渣功能在磷石膏中的体现，通

6、过分步分项试验研究，完成了激发方式和提高有效水化反应条件的试验，分析了产品生产质量控制的工艺机理，提高了磷石膏砖的产品质量。激发方式研究分为两种，一种是物理激发，首先是控制水淬温度提高黄磷渣的水淬程度，再通过机械粉磨激发其活性；一种是化学激发，首先是选择合适的激发剂，再确定激发剂的添加比例和工艺，化学激发试验分为碱激发、硫酸盐激发和复合激发三种。在蒸压养护条件下，黄磷炉渣的水化是由表及里逐渐发生的，最初C3S和水迅速反应生成Ca(OH)2的饱和溶液，并从中析出Ca(OH)2晶体，同时石膏也很快进入溶液和C3A反应生成细小的钙矶

7、石晶体，随着水化反应的继续进行，生成较多的Ca(OH)2和钙矶石晶体，同时黄磷渣颗粒上长出C-S-H纤维状凝胶，由于钙矶石晶体的长大以及C-S-H的大量形成，互相接触而产生接触点，将各颗粒初步连接成网络结构，随着接触点数目的增加，网状结构不断地加强，强度相应增大。当养护结束时，绝大多数黄磷炉渣已完成水化，形成的水化产物如有：H13等数量不断增加，结构逐渐致密，形成了具有强度的凝聚结构。在蒸压养护条件下，黄磷渣中的活性Si02和活性A1203与石膏和CaO充分进行水化反应，莫来石可以直接水化生成系列水化产物，如水石榴石。水石榴石

8、的组成与养护温度有关，养护温度越高，水石榴石中含有的Si02越多，其性能越好。在此过程中同时会生成托勃莫来石，因此制品具有较好的强度及耐久性。蒸压磷石膏砖中托勃莫来石含量在35%〜40%范围内，且含有无水化铝酸钙；蒸养磷石膏砖中仅有水化硅酸钙凝胶,不存在托勃莫来石和水化铝酸钙