淺談磷石膏磚質(zhì)量控制工藝機(jī)理

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1、淺談磷石膏磚質(zhì)量控制工藝機(jī)理摘要：磷石膏磚是貴州開磷集團(tuán)自主研發(fā)的資源綜合利用產(chǎn)品，其質(zhì)量控制研究主要是激發(fā)劑的試驗(yàn)研究,提高了磷石膏磚的產(chǎn)品質(zhì)量，效促進(jìn)了磷化工產(chǎn)業(yè)固體廢棄物綜合利用技術(shù)的發(fā)展，拓寬了磷石膏、黃磷渣的綜合利用途徑，磷石膏磚的生產(chǎn)可徹底解決廢渣再利用過程中的二次污染問題；可真正實(shí)現(xiàn)了“建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)生態(tài)城市”的目標(biāo)要求。關(guān)鍵詞：磷石膏磚；生產(chǎn)原料；關(guān)鍵工藝；工藝機(jī)理前言目前全球每年新增磷石膏排放量達(dá)2.8億噸，中國約5000萬噸，占世界磷石膏年排放量的20%。加快磷石膏綜合利用技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)其技術(shù)成果的生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化

2、，是磷化工行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的重要任務(wù)。1磷石膏磚的生產(chǎn)原料1.1黃磷渣黃磷渣是生產(chǎn)黃磷過程中，熔融態(tài)的黃磷爐渣漿經(jīng)水淬形成的。其成分組成為Ca050?52%、Si0235?39%、A12032?5%、Fe2030.1?1%。黃磷渣的主要化學(xué)成分是CaO,屬堿性氧化物，它在水淬過程中與Si02、A1203、Fe203一起形成硅酸三鈣(C3S)、硅酸二鈣(C2S)、鋁酸三鈣(C3A)、鐵鋁四鈣(C4AF)等具有水化活性的礦物。使其具有較高的潛在活性，在一定的激發(fā)劑下可以產(chǎn)生類似硅酸鹽水泥的水化反應(yīng)，

3、是黃磷渣可以應(yīng)用在建筑材料中的基本條件。黃磷渣的放射性指標(biāo)滿足GB6566-2001的內(nèi)照和外照指數(shù)指標(biāo)要求。1.2磷石膏磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，是化學(xué)工業(yè)中排放量最大的固體廢棄物之一。主要成分是二水硫酸鈣(CaS04?2H2O)。磷石膏的放射性指標(biāo)滿足GB6566-2001的內(nèi)照指數(shù)和外照指數(shù)指標(biāo)要求。2磷石膏磚的關(guān)鍵工藝磷石膏磚的生產(chǎn)將磷石膏、黃磷渣、外加劑、水按工藝比例要求進(jìn)行配料混合、成型、養(yǎng)護(hù)制得成品。主要工藝環(huán)節(jié)有磨粉、成型、養(yǎng)護(hù)等。通過對(duì)磷石膏磚生產(chǎn)工藝及試驗(yàn)的長期跟蹤研究，其產(chǎn)品質(zhì)量控制的工藝

4、機(jī)理主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：2.1磨粉工藝此段工藝的目的是為改善黃磷渣潛在活性激發(fā)環(huán)境創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。因黃磷渣是水淬渣，決定了其潛在活性，但是黃磷渣的形態(tài)是粒狀，其作為磷石膏磚生產(chǎn)原料時(shí)，其發(fā)生反應(yīng)的接觸界面面積較小，生產(chǎn)的有效成分較少，不利于制品質(zhì)量的提高，故需要增加該物料的有效反應(yīng)接觸面積，以提高磚有效硅酸鹽物質(zhì)數(shù)量。2.2成型工藝磷石膏磚生產(chǎn)選用的壓制成型工藝具有一定的先進(jìn)性。與振動(dòng)成型工藝相比較，壓制成型所制得的磚坯強(qiáng)度明顯高于振動(dòng)成型的磚坯，這為從成型到入釜期間的轉(zhuǎn)移磚坯過程創(chuàng)造了較為有利條件，確保了入釜磚坯體的合格率

5、，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。2.3養(yǎng)護(hù)工藝磷石膏磚的養(yǎng)護(hù)工藝控制是該產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和提高的關(guān)鍵。經(jīng)過多年的試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)，對(duì)比試驗(yàn)了利用常壓養(yǎng)護(hù)室和蒸壓釜在低溫、高溫、低壓、高壓等不同養(yǎng)護(hù)條件的磷石膏磚成品各項(xiàng)指標(biāo)情況，其結(jié)果可從該產(chǎn)品的水化反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行解析。以下是不同養(yǎng)護(hù)工藝的各項(xiàng)指標(biāo)曲線。3磷石膏磚的工藝機(jī)理黃磷渣是一種玻璃體形式的水淬高溫爐渣，其基本單元有硅氧四面體、鋁氧四面體等多種網(wǎng)絡(luò)形成體，具有較高聚合度。磷石膏磚生產(chǎn)中黃磷渣潛在活性的激發(fā)結(jié)果是其有效水化反應(yīng)的充分必要條件，有效水化反應(yīng)是黃磷渣功能在磷石膏中的體現(xiàn)，通

6、過分步分項(xiàng)試驗(yàn)研究，完成了激發(fā)方式和提高有效水化反應(yīng)條件的試驗(yàn)，分析了產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量控制的工藝機(jī)理，提高了磷石膏磚的產(chǎn)品質(zhì)量。激發(fā)方式研究分為兩種，一種是物理激發(fā)，首先是控制水淬溫度提高黃磷渣的水淬程度，再通過機(jī)械粉磨激發(fā)其活性；一種是化學(xué)激發(fā)，首先是選擇合適的激發(fā)劑，再確定激發(fā)劑的添加比例和工藝，化學(xué)激發(fā)試驗(yàn)分為堿激發(fā)、硫酸鹽激發(fā)和復(fù)合激發(fā)三種。在蒸壓養(yǎng)護(hù)條件下，黃磷爐渣的水化是由表及里逐漸發(fā)生的，最初C3S和水迅速反應(yīng)生成Ca(OH)2的飽和溶液，并從中析出Ca(OH)2晶體，同時(shí)石膏也很快進(jìn)入溶液和C3A反應(yīng)生成細(xì)小的鈣磯

7、石晶體，隨著水化反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，生成較多的Ca(OH)2和鈣磯石晶體，同時(shí)黃磷渣顆粒上長出C-S-H纖維狀凝膠，由于鈣磯石晶體的長大以及C-S-H的大量形成，互相接觸而產(chǎn)生接觸點(diǎn)，將各顆粒初步連接成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，隨著接觸點(diǎn)數(shù)目的增加，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不斷地加強(qiáng)，強(qiáng)度相應(yīng)增大。當(dāng)養(yǎng)護(hù)結(jié)束時(shí)，絕大多數(shù)黃磷爐渣已完成水化，形成的水化產(chǎn)物如有：H13等數(shù)量不斷增加，結(jié)構(gòu)逐漸致密，形成了具有強(qiáng)度的凝聚結(jié)構(gòu)。在蒸壓養(yǎng)護(hù)條件下，黃磷渣中的活性Si02和活性A1203與石膏和CaO充分進(jìn)行水化反應(yīng)，莫來石可以直接水化生成系列水化產(chǎn)物，如水石榴石。水石榴石

8、的組成與養(yǎng)護(hù)溫度有關(guān)，養(yǎng)護(hù)溫度越高，水石榴石中含有的Si02越多，其性能越好。在此過程中同時(shí)會(huì)生成托勃莫來石，因此制品具有較好的強(qiáng)度及耐久性。蒸壓磷石膏磚中托勃莫來石含量在35%?40%范圍內(nèi)，且含有無水化鋁酸鈣；蒸養(yǎng)磷石膏磚中僅有水化硅酸鈣凝膠,不存在托勃莫來石和水化鋁酸鈣