以磷石膏为主要胶凝材料的免烧砖制备工艺研究.pdf

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1、以磷石膏为主要胶凝材料的免烧砖制备工艺研究王其林1，梁兴荣1，王培雄2，薛俊1’2，曹宏1’2(1．武汉工程大学材料学院，湖北武汉430074；2．国家磷资源开发利用工程技术研究中心，湖北武汉430073)摘要：本文以磷石膏、粉煤灰和矿渣等工业废渣为主要原料制备免烧砖，通过综合试验获得了胶结料优化配合比。研究表明该胶凝体系在最佳配比下．不加入水泥，其抗折强度能达到3．3MPa，抗压强度≥10MPa，同时通过综合试验还考察了养护制度、水泥含量和添加不同的纤维对制备免烧砖性能的影响。关键词：磷石膏；免烧砖；性能：养护制度中图分类号：X781

2、．5文献标识码：B文章编号：1672—40ll(2012)06—0013—020前言磷石膏是湿法磷酸生产中产生的大宗固体废渣，主要成分为CaSO。·2H：O，此外还含有其它杂质。杂质中所含的氟化物、游离磷酸、磷酸盐等会对环境造成不利影响¨-43，2010年国家环保总局已将磷石膏定性为危险固体废弃物。此外，磷石膏的大量堆存，还侵占了大量土地资源，并对其造成不可逆的污染峥J。因此，如何安全、有效且大批量消耗磷石膏，使其变废为宝具有重大实际意义。建筑材料具有用量大、附加值较低，因而更适合用工业废渣为原料生产的特点。目前，磷石膏在建筑材料中的利

3、用主要集中在以下几个方面：①在水泥生产中替代天然石膏作缓凝剂⋯j；②可作激发剂用于生产矿渣水泥或无熟料矿渣水泥‘7；③将磷石膏用作含硫的原料来生产硫铝酸盐水泥¨o；④经煅烧脱水处理的磷石膏，作为气硬性胶凝材料制备石膏制品或墙体材料等’””。但这些应用尚远不足以消耗掉已经和正在产生的大量磷石膏。本文以未经高温处理的磷石膏为主要胶凝材料，研究了制备磷石膏免烧砖的配方与工艺，为磷石膏在建筑材料中的大量使用开辟了一条新途径。1实验1．1原料磷石膏：云南云天化集团，外观为灰白色团聚粉体，印℃烘干后用x射线衍射(XRD)分析测得其物相组成为石膏和少

4、量石英。实验中取60℃烘干后的磷石膏碾磨并过50目筛。图1粉煤灰SEM照片粉煤灰：武汉关山热电厂，未分级。XRD分析表明，所用粉煤灰由石英、莫来石和玻璃相组成，结晶相较多。扫描电镜观察表明(见图1)，粉煤灰由球状微珠、不规则玻璃体组成，粒径在5—30¨m。矿渣：武汉鑫源绿色冶金渣开发有限公司生产，$95牌号。使用时烘干，并对结块的进行了研磨。石灰、水泥和集料均为市购。石灰符合建筑用生石灰国家标准，水泥为P·032．5，集料为市购粗砂，过0．45mm筛。1．2工艺流程图免烧砖制备及性能测试的实验步骤如图2所示。粤等1匝固川驷}==；；=爿

5、}l竺里堕坌H塑查兰竺堕竺I2结果与讨论搅拌混合L—一轮碾焖料图2实验步骤示意图25MPa下压制成型免烧砖最主要的性能指标是强度，吸水性会影响其砌筑性能mf对于以石膏(磷石膏)为主要胶凝材料的建材制品耐水性(以软化系数来表示)则是其是否具有实用意义的关键指标。因此本文分别考察了配比、养护制度及纤维种类对这些指标的影响。2．1原料配比的影响本文针对磷石膏、石灰、粉煤灰、水泥和矿渣的用量设计了十组配比，分别测试了各种配比下制备免烧砖的性能，包含抗折强度、饱和水状态下的抗折强度、软化系数和吸水率(见表1)。表1不同配比下的样品性能测试结果磷石

6、膏：石灰：抗折强度饱和水状态下软化吸水率组号的抗折强度粉煤灰：水泥：矿渣(MPa)系数(％)(MPa)l60：5：20：5：102．72．50．935．1260：10：20：5：53．02．50．836．2350：5：20：5：202．42．30．967．3450：5：30：5：101．61．5O．9311．9550：10：20：5：151．81．70．949．8650：10：30：5：51．91．8O．9512．4750：15：20：5：102．92．7O．939．4840：5：40：5：102．62．OO．777．3940：10：3

7、0：5：153．22．6O．8l3．51040：15：30：5：102．82．40．867．2根据国标JC／T422—2007《非烧结垃圾尾矿砖》中的要求，试块的软化系数不小于0．8且吸水率不大于18％，所以8号不符合国标要求。从表1可以看出9号制备的免烧砖强度最高，而4号制备的免烧砖强度最低，考虑到以石膏(磷石膏)为主要胶凝材料的建材制品耐水性(以软化系数来表示)是影响其实用意义的关键因素，所以制备的免烧砖不仅要具有较高的强度，而且还要有很高的软化系数，表1中2号和9号试块的强度都很高，但是其软化系数相对较低，所以综合考虑第7组为最佳

8、配比，其配比为：m(磷石膏)：m(石灰)：m(粉煤灰)：m(水泥)：m(矿渣)=50：15：20：5：10，养护后其抗折强度及饱和水状态下的抗折强度分别为2．9MPa和2．7MPa，抗折软化系数为0．93，