以磷石膏為主要膠凝材料的免燒磚制備工藝研究.pdf

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1、以磷石膏為主要膠凝材料的免燒磚制備工藝研究王其林1，梁興榮1，王培雄2，薛俊1’2，曹宏1’2(1．武漢工程大學材料學院，湖北武漢430074；2．國家磷資源開發(fā)利用工程技術研究中心，湖北武漢430073)摘要：本文以磷石膏、粉煤灰和礦渣等工業(yè)廢渣為主要原料制備免燒磚，通過綜合試驗獲得了膠結料優(yōu)化配合比。研究表明該膠凝體系在最佳配比下．不加入水泥，其抗折強度能達到3．3MPa，抗壓強度≥10MPa，同時通過綜合試驗還考察了養(yǎng)護制度、水泥含量和添加不同的纖維對制備免燒磚性能的影響。關鍵詞：磷石膏；免燒磚；性能：養(yǎng)護制度中圖分類號：X781

2、．5文獻標識碼：B文章編號：1672—40ll(2012)06—0013—020前言磷石膏是濕法磷酸生產中產生的大宗固體廢渣，主要成分為CaSO?！?H：O，此外還含有其它雜質。雜質中所含的氟化物、游離磷酸、磷酸鹽等會對環(huán)境造成不利影響¨-43，2010年國家環(huán)?？偩忠褜⒘资喽ㄐ詾槲ｋU固體廢棄物。此外，磷石膏的大量堆存，還侵占了大量土地資源，并對其造成不可逆的污染崢J。因此，如何安全、有效且大批量消耗磷石膏，使其變廢為寶具有重大實際意義。建筑材料具有用量大、附加值較低，因而更適合用工業(yè)廢渣為原料生產的特點。目前，磷石膏在建筑材料中的利

3、用主要集中在以下幾個方面：①在水泥生產中替代天然石膏作緩凝劑?j；②可作激發(fā)劑用于生產礦渣水泥或無熟料礦渣水泥‘7；③將磷石膏用作含硫的原料來生產硫鋁酸鹽水泥¨o；④經煅燒脫水處理的磷石膏，作為氣硬性膠凝材料制備石膏制品或墻體材料等’””。但這些應用尚遠不足以消耗掉已經和正在產生的大量磷石膏。本文以未經高溫處理的磷石膏為主要膠凝材料，研究了制備磷石膏免燒磚的配方與工藝，為磷石膏在建筑材料中的大量使用開辟了一條新途徑。1實驗1．1原料磷石膏：云南云天化集團，外觀為灰白色團聚粉體，印℃烘干后用x射線衍射(XRD)分析測得其物相組成為石膏和少

4、量石英。實驗中取60℃烘干后的磷石膏碾磨并過50目篩。圖1粉煤灰SEM照片粉煤灰：武漢關山熱電廠，未分級。XRD分析表明，所用粉煤灰由石英、莫來石和玻璃相組成，結晶相較多。掃描電鏡觀察表明(見圖1)，粉煤灰由球狀微珠、不規(guī)則玻璃體組成，粒徑在5—30¨m。礦渣：武漢鑫源綠色冶金渣開發(fā)有限公司生產，$95牌號。使用時烘干，并對結塊的進行了研磨。石灰、水泥和集料均為市購。石灰符合建筑用生石灰國家標準，水泥為P·032．5，集料為市購粗砂，過0．45mm篩。1．2工藝流程圖免燒磚制備及性能測試的實驗步驟如圖2所示?；浀?匝固川駟}==；；=爿

5、}l竺里墮坌H塑查蘭竺墮竺I2結果與討論攪拌混合L—一輪碾燜料圖2實驗步驟示意圖25MPa下壓制成型免燒磚最主要的性能指標是強度，吸水性會影響其砌筑性能mf對于以石膏(磷石膏)為主要膠凝材料的建材制品耐水性(以軟化系數來表示)則是其是否具有實用意義的關鍵指標。因此本文分別考察了配比、養(yǎng)護制度及纖維種類對這些指標的影響。2．1原料配比的影響本文針對磷石膏、石灰、粉煤灰、水泥和礦渣的用量設計了十組配比，分別測試了各種配比下制備免燒磚的性能，包含抗折強度、飽和水狀態(tài)下的抗折強度、軟化系數和吸水率(見表1)。表1不同配比下的樣品性能測試結果磷石

6、膏：石灰：抗折強度飽和水狀態(tài)下軟化吸水率組號的抗折強度粉煤灰：水泥：礦渣(MPa)系數(％)(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根據國標JC／T422—2007《非燒結垃圾尾礦磚》中的要求，試塊的軟化系數不小于0．8且吸水率不大于18％，所以8號不符合國標要求。從表1可以看出9號制備的免燒磚強度最高，而4號制備的免燒磚強度最低，考慮到以石膏(磷石膏)為主要膠凝材料的建材制品耐水性(以軟化系數來表示)是影響其實用意義的關鍵因素，所以制備的免燒磚不僅要具有較高的強度，而且還要有很高的軟化系數，表1中2號和9號試塊的強度都很高，但是其軟化系數相對較低，所以綜合考慮第7組為最佳

8、配比，其配比為：m(磷石膏)：m(石灰)：m(粉煤灰)：m(水泥)：m(礦渣)=50：15：20：5：10，養(yǎng)護后其抗折強度及飽和水狀態(tài)下的抗折強度分別為2．9MPa和2．7MPa，抗折軟化系數為0．93，