磷石膏在水泥行业的应用
1用作水泥缓凝剂
日·本早在1955 年就着手磷石膏作水泥缓凝剂的开发工作,1958 年建成了第/一个工业规模的磷石膏厂,开始取代天/然石膏。例如,日·本日产化学公司将经过干燥的磷石膏用石灰中和后进入回转窑煅烧,控制煅烧条件,使其变成半水石膏与无水石膏的混合物,并在盘式粒化器中加水造粒(重新水化成二水石膏),制成水泥缓凝剂。日·本的水泥工业已几乎不再采用天/然石膏了。除日·本以外,世界上其他国家也有类似于日·本的煅烧转化法的生产装置,其中菲·律·宾有一套150kt/a 装置,韩·国有一套200kt/a 的装置。我国磷石膏利用的研究开发工作起步较晚,特别是利用磷石膏作水泥缓凝剂的研究工作进展较慢。目前铜陵化工集团磷石膏综合开发公司有一套100kt/a 水泥缓凝剂生产装置,该装置工艺类同于日·本的煅烧转化工艺,于1999 年8月投产,产品已销往铜陵水泥厂、海螺集团铜陵分厂等单位,用户反映良好;另外,陕西华县化工建材厂也建成了一套30kt/a 的水泥缓凝剂生产装置。
国内外对磷石膏作水泥缓凝剂及其对水泥性能的影响也做了相应的研究。如J.H. Potgieter[60]等研究表明磷石膏可以成功的代替天/然石膏作为水泥缓凝剂用于普通硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥中。彭家惠等研究指出磷石膏经石灰中和后于800℃煅烧的无水石膏作水泥缓凝剂,克服了磷石膏作缓凝剂时水泥早期强度降低的缺陷,其强度性能优于采用天/然石膏的水泥。郑建国[62]等研究指出通过加入适量生石灰使磷石膏改性,可有用效除消可溶磷对水泥性能的不良影响。
2用磷石膏制硫酸联产硅酸盐水泥
磷石膏制硫酸联产水泥的工艺原理是将磷石膏高温分解,所得SO3用于生产硫酸,CaO用于生产水泥。20世纪六七十年代欧·洲开发出转窑法煤还原磷石膏生产硫酸联产水泥的工艺,1986年云南磷肥厂建成国内第/一套磷石膏生产100kt/a硫酸联产100kt/a水泥装置,1999年山东鲁北化工集团公司采用自主知识产权开发了旋风预热器窑外分解煅烧技/术,建成600kt/a磷铵装置副产磷石膏制800kt/a硫酸联产1200kt/a水泥装置。从长远来看磷石膏生产硫酸、水泥工艺只要具有一/定的规模并大力降低能耗,是有一/定竞争力的,不失为是一条具有前景的出路。
3用磷石膏低碱度水泥和矿渣水泥
生产硫铝酸盐、铁铝酸盐水泥等低碱度水泥时,生料配料需要石膏,熟料烧成后,还需要外掺石膏磨制水泥,需要石膏量大,全可以利用工业废渣磷石膏代替天/然石膏。李德栋等研究表明:掺入磷石膏可改良善水泥生料的易磨性和易浇性,使生料和熟料产量都有提高,并可改良善熟料的凝结特性,随着磷石膏掺入量的增加,熟料的早期强度有下降的趋势。
用矿渣、无水磷石膏和熟料配制的磷石膏矿渣水泥可用于某些特而殊工程,其硫酸钙含量可达15%~18%,可防止硫酸盐侵蚀[46]。
4用作水泥生产中的矿化剂
水泥生产中,在生料中加入适量的SO3和F-可起到矿化作用,通过活化二氧化硅来降低液相的形成温度,改良善熟料的矿物组成,在实际生产中通常是加入硫酸钙和氟化钙。磷石膏主要成分是二水硫酸钙及少量的氟化钙,无需预处理就可直接作为矿化剂使用,同时还含有少量P2O5,在生产过程中对C3S的形成及游离氧化钙的吸收有促推进作用。周志宏等人通过实践证明,磷石膏的矿化作用略优于天/然石膏,可达到提高水泥熟料的质量,降低熟料烧成温度的效果。
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