利用磷石膏制水泥缓凝剂
水泥生产中需要大量的石膏作为延长凝固时间的缓凝剂。目前我国水泥行业中所用的缓凝剂大部分为天然石膏,年耗量约20Mt/a。磷石膏一般呈酸性,还含有水溶性五氧化二磷和氟,不能直接作水泥缓凝剂使用,需要经过预处理,去除杂质或改性。磷石膏制水泥缓凝剂的工艺主要是洗涤去除杂质或经过改性处理。预处理可采用水洗法,先将磷石膏加水调成含5%的固体浆料,再经真空过滤即可除去可溶性磷酸盐;也可采用中和法,用石灰(或消石灰)将可溶性磷酸盐转变为不溶性的磷酸钙,再进行干燥,焙烧碾磨后加水造粒,使之成为10-30mm粒度的产品。
杭州水泥厂、南京江南水泥厂、马鞍山水泥厂、上海水泥厂等企业都做过用磷石膏代替天然石膏作水泥缓凝剂的试验。试验表明,用经过预处理的磷石膏代替天然石膏作水泥缓凝剂,不但不会降低水泥强度,而且使水泥的后期强度比用天然石膏还高,且能降低生产水泥的成本。据报道,1999年8月安徽省铜陵化学工业集团100t/a 利用磷石膏生产水泥缓凝剂的工艺生产线建成投产,产品的初凝、终凝、抗折、抗压强度均达到了国家标准要求。另外,陕西华县化工建材厂也建成了30t/a的水泥缓凝剂生产装置。
磷石膏作水泥缓凝剂的研究表明:磷石膏全部代替二水石膏,3d强度稍低,28d强度则有提高。两者双掺时,凝结时间延长,早、后期强度增加,制得的水泥性能和添加天然石膏相当,XRD物相分析其水化物完全相同。掺入量比天然石膏略低(平均为1%),能减低水泥的生产成本。
由于磷石膏含微量的磷、氟等有害杂质,且为粉状,含水率高(20%—25%),粘性强,在装载、提升、喻送过程中极易粘附在各种设备上,造成积料堵塞。若能对磷石膏改性加工、造粒处理,适应水泥生产工艺的要求,则在水泥行业中有广阔的应用前景。
1)掺粒化高炉矿渣及陈化改性
黑龙江省庆安县庆沈联合建材厂水泥厂先对矿查进行烘干或晾晒,水分在2%以内;磷石膏晾晒形戈粉状料(水分在6%以内)。磷石膏与矿渣按1:31的比例充分混合,在矿渣表面形成了一层磷石膏“膜”,矿渣流动性较好,颗粒较均匀,混合后的物料给实际配料带来了很大方便。
牡丹江水泥股份有限公司使用2~4%陈化、存储一段时间后的磷石膏,其调凝效果与天然石膏相当。杭州水泥厂在磨制矿渣水泥时,将露天堆放半年左右的磷石膏按小于3%的比例掺入水泥中作缓凝剂。
2)石灰中和、煅烧、再结晶改性
日本日产化学公司采用磷石膏干燥、石灰中和、煅烧、加水造粒制成水泥缓凝剂。我国铜陵化学工业集团有限公司磷石膏采用石灰改质、煅烧成半水石膏、掺人二水石膏混合均匀、成球制成水泥缓凝剂。如上海水泥厂用这种改性磷石膏作水泥缓凝剂,水泥的后期强度比用天然石膏的要高,每年可节省费用一百万元。
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