周环[1]2002年在《磷石膏玻璃态胶凝材料及制品的研究》文中指出磷石膏是化工厂用磷灰石与硫酸作用湿法生产磷酸时的副产品，磷石膏有许多可以加以肯定的重要性质，其两个主要优点为二水化合物含量高(常达90％)和材料的细度细，可以省去天然石膏用来破碎和磨细的费用。但是磷石膏中存在着杂质，这些杂质包括磷酸、各种磷酸盐、氟化物、有机成分、铝的化合物和可溶性盐，这些物质影响磷石膏制品的强度和凝结性能，也给磷石膏的利用带来了困难。 本论文根据材料化学原理，采用生石灰作碱性激发剂，一方面可以中和磷石膏中的酸性物质，同时它又是矿渣的强力激发剂，而选用的早强剂则使其能够与上述物料体系中的成分反应生成早强型水化产物钙矾石。 本论文通过实验确定了磷石膏玻璃态胶凝材料的组成体系和最佳配合比，探讨了影响胶凝材料性能的主要工艺参数，借助XRD、SEM和热导式量热仪等现代测试手段对磷石膏玻璃态胶凝材料的水化动力学；水化产物；硬化机理和硬化体的微观结构进行了分析。并对胶凝材料的应用进行了实验室试验。 本研究由于不需要对磷石膏进行水洗、煅烧等预处理，在复合激发剂作用下可直接与矿渣、砂等作用，生产出28天抗压强度大于30MPa环保型胶凝材料和各种不同的建筑制品，不仅节能，而且不产生二次污染。其成果具有重要的应用价值和社会效益。 论文通过对磷石膏玻璃态胶凝材料的LCA评价，可以判定该材料具有良好的环境协调性。
何志鹏[2]2016年在《磷石膏基加气砌块的基础研究》文中研究指明磷石膏是湿法制取磷酸过程的工业副产品,每生产1吨磷酸约排出5吨磷石膏。目前中国的磷石膏利用率仅为15%左右,累计堆存量已超过1亿吨。磷石膏大多采用露天堆放储存处理,这样不仅大量占用土地资源并且容易在雨水的冲刷下渗入到地下水系统,造成环境破坏和污染。因此如何实现磷石膏的高效、清洁利用,是今后磷石膏资源化利用的主要研究方向。本文以磷石膏为主要原料,复配适量的矿渣粉、水泥熟料和生石灰制备磷石膏基复合胶凝材料。这种胶凝材料属于新型的建筑墙体材料,能够满足大多数墙体建材的强度需要。在前者的基础上,加入铝粉发气剂后制备得到的加气混凝土砌块,具有轻质、隔音吸声、耐火耐热性能好等优点,是一种新型的绿色环保材料。磷石膏基加气砌块的生产,不仅可以大量利用磷石膏、矿渣等工业固体废弃物,符合发展循环经济战略,而且其本身属于国家政策鼓励发展的新型墙体材料,必将成为新型高层建筑墙体所需的绿色节能生态材料。本论文通过对磷石膏基复合胶凝材料的制备工艺、外加剂和改性磷石膏对复合胶凝材料性能的影响以及磷石膏基加气砌块的制备工艺的实验研究。得到了以下结论：(1)通过单因素实验考察了磷石膏的掺量、水泥熟料掺量、生石灰的掺量对复合胶凝材料影响。最终确定了磷石膏基复合胶凝材料的最佳复合工艺配比,按质量比有：m(磷石膏)/m(矿渣粉)/m(熟料)/m(生石灰)=50/30/15/5,水料比(W/G)为0.28；复合胶凝材料3d的抗压强度约为29 MPa,7 d的抗压强度为32 MPa左右,28 d的抗压强度约为37 MPa。(2)由XRD和SEM的微观分析可知,复合胶凝材料的水化产物主要是钙矾石(AFt)和C-S-H凝胶。并且生成的水化产物越多,水化体系的结构越为紧密,强度越高。(3)实验考察了外加剂氯化钙、硫酸钠、水玻璃和氟化钠的加入对复合胶凝材料性能的影响。正交优化实验得出了掺入的外加剂氯化钙为0.6%,硫酸钠为0.2%,水玻璃为0.6%,氟化钠为0.3%时,复合胶凝材料的3 d和28 d的抗压强度达到最大值分别为35.96 MPa、42.88 MPa,其强度分别提高了19.27%和20.89%。(4)实验研究了用改性磷石膏β型半水石膏部分代替二水磷石膏制备复合胶凝材料,发现随着p型半水石膏的掺量增加,复合胶凝材料的凝结时间越短,标准稠度用水量越大。并且可以略微提高复合胶凝材料的抗压强度。(5)由XRD和SEM的微观分析可知,改性磷石膏的掺入可以加速复合胶凝材料水化反应速率,在水化7 d时,体系的水化反应已基本完成,体系的结构已基本稳定,表现在复合胶凝材料水化28 d和水化7 d时的抗压强度相差不大。(6)通过单因素实验考察了发气剂铝粉的掺量、水料比(W/G)、碱激发/铝粉、稳泡剂/Al的不同比例以及拌和水温度对加气砌块的干密度和抗压强度的影响。(7)实验还研究了其它实验条件改变对磷石膏基加气砌块性能的影响,如CMC和表面活性剂的复配比例、正交优化实验组外加剂的复配以及p型半水石膏部分代替二水石膏制备加气砌块。(8)通过上述不同实验条件下制备磷石膏基加气砌块的实验研究,得出：在发气剂铝粉的掺量为0.75‰、水料比(W/G)为0.31、氢氧化钠/铝粉的比例为2、稳泡剂CMC/A1比例为0.75、拌和水温度为20℃、CMC/表活剂=1：1时制备得到的磷石膏基加气砌块的干密度约为720 kg/m3-760 kg/m3,抗压强度约为5.25 MPa～5.65 MPa,快速法的干燥收缩值小于0.8 mm/m,抗冻性测试时的质量损失小于5%,达到了GB/T 11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》中合格品B07的要求；(9)由XRD和SEM的微观分析可知,相比较于磷石膏基复合胶凝材料的水化产物,加气砌块试样的水化产物钙矾石(AFt)和C-S-H凝胶减少很多,体系的结构没有那么紧密整体,表现在抗压强度大幅降低。(10)以生产50万吨磷石膏基复合胶凝材料和20万m3磷石膏基加气砌块为计算依据,进行了技术经济分析,分析结果表明：磷石膏基复合胶凝材料和磷石膏基加气砌块这两个项目都具有较好的环境和社会效益,符合我国资源综合利用、生态环境良性循环和可持续发展的经济产业导向,具有较强的竞争优势,应用前景广阔、市场潜力大。
李彩玉[3]2016年在《磷渣—粉煤灰—磷石膏—水泥轻质混凝土制备及性能研究》文中研究表明目前,高层、超高层和大跨度建筑的发展需要对使用最大宗的混凝土进行轻质化。轻质化的混凝土不仅重量轻,还具有良好的保温隔热性能。使用轻质混凝土在降低建筑物自重,减少地基处理成本的同时,还获得良好的建筑节能效果。本课题从建筑节能降耗出发,并结合贵州当地工业固体废弃物磷渣、粉煤灰和磷石膏的特性,探索采用磷渣、粉煤灰和磷石膏取代部分水泥,复合制成普通混凝土,然后通过掺入泡沫和陶粒对普通混凝土进行轻质化,研制出具有质量轻、强度高、保温隔热性能好的轻质混凝土。通过对水泥、磷渣粉、粉煤灰、磷石膏、发泡剂及陶粒等原料特性的分析和比较,结果表明,磷渣粉和粉煤灰含有大量玻璃体,具有潜在活性。磷渣粉、粉煤灰和磷石膏的密度比水泥密度小,需水量都比水泥低,颗粒分布不同,取代水泥掺入有利于降低混凝土的重量和增加致密性。HTQ-1型动植物蛋白复合发泡剂的发泡能力和稳定性比LC-X型高分子组合发泡剂好。陶粒在24h后吸水较慢,实验时需提前一天泡水。混凝土适宜的基础配方为:60%水泥、24%磷渣粉、16%粉煤灰和外掺10%磷石膏。通过对泡沫混凝土制备及性能的研究,结果表明,泡沫混凝土的干密度是随着泡沫体积掺量的增加而降低,掺50%、65%和80%体积的泡沫可分别制备出密度等级为A08、A06和A04的泡沫混凝土。发泡剂类型和泡沫体积掺量对泡沫混凝土中气孔的分布和形态有影响。水灰比、减水剂和聚丙烯纤维的掺量分别为0.40、0.8%和0.25%(长9mm)时,泡沫混凝土的流动性、力学强度、吸水性和收缩值最好。利用各因素的最佳掺量可制备出密度为640kg·m-3,导热系数为0.110W·(m·K)-1的泡沫混凝土。通过对陶粒混凝土制备及性能的研究,结果表明,采用极差分析方法对陶粒混凝土配合比正交试验中四个因素对陶粒混凝土性能的影响进行分析,即胶凝材料用量、净用水量、陶砂砂率和骨料总体积。并确定1m3陶粒混凝土的配方为:胶凝材料510kg,净用水量200kg,陶砂364kg,陶粒331kg。减水剂和纤维的掺量为1.0%和2.0%(长15mm)时,陶粒混凝土的抗折强度、抗压强度、吸水率和软化系数达到最佳值。利用各因素的最佳掺量可制备出密度为1097kg·m-3,导热系数为0.251W·(m·K)-1的陶粒混凝土。采用XRD和SEM对水泥单独水化和与磷渣粉、粉煤灰及磷石膏复合水化的产物进行分析和比较,分析出基础配合比的水化反应机理,结果表明,复合胶凝材料的水化产物主要是Ca(OH)2、AFt和C-S-H凝胶。并且掺入的磷渣粉、粉煤灰和磷石膏可以促进水泥水化的进程,改善水化产物的质量,以及提高结构的致密度。
俞波[4]2007年在《非煅烧磷石膏砌块的研究》文中研究指明磷石膏是磷酸厂排出的工业废渣。由于磷石膏含有少量杂质，这些杂质的存在影响磷石膏的有效利用，致使其利用率极低，成为人们所关注的问题。同时，随着国家墙改政策的实施，粘土砖的使用受到了限制，对代替粘土砖的新型墙体材料的需求量日益增大，这对于开发磷石膏墙体材料提供了巨大的空间。无论从环境保护还是资源的有效利用，开发磷石膏墙体材料均有着重要的意义。论文以磷石膏为基本原料，在不进行预处理的情况下，采用压制工艺直接制备墙体材料。根据胶凝材料学原理，首先采用生石灰作为碱性激发剂，一方面可以中和磷石膏中的酸性物质，同时也可作为矿渣的有效激发剂，而选用的添加剂能够与体系中的其他成分发生化学反应生成钙矾石，这可以有效提高砌块的早期强度，同时对最终强度也有一定的增强作用。通过单因素实验和正交实验确定了磷石膏砌块的组成体系和最佳配比，探讨了影响磷石膏砌块性能的主要工艺参数，借助XRD、SEM等测试手段对磷石膏砌块的水化产物及其微观结构、水化硬化机理进行了分析，讨论了水泥与矿渣、添加剂之间发生化学反应生成水化硅酸钙凝胶和钙矾石的过程，并初步揭示了磷石膏砌块强度形成的原因。实验表明，用磷石膏制建筑砌块是完全可行的，磷石膏、水泥、矿渣和黄砂按一定比例混合，同时掺以少量的添加剂，搅拌均匀后加压成型，在一定条件下养护后可得到抗压强度不低于15MPa的产品。
喻小平, 李书琴[5]2011年在《新型石膏基墙体材料原料的研究进展》文中研究说明随着生态建筑和绿色建材概念日益为人们所接受,以石膏为主体的绿色建材原料越来越受到建筑行业的关注。本文详细阐述了各类建筑石膏及工业废料等做为新型石膏基墙体材料原料的研究进展,得出石膏做为新型石膏基墙体材料原料是一种首先应该大力发展的绿色建筑材料原料。
廖国燕[6]2009年在《全磷渣自胶凝充填的胶凝机理及配比优化研究》文中研究指明本文针对黄磷渣的潜在胶凝活性,进行了一系列的室内试验和现场工业试验,研究认为黄磷渣可以开发成一种来源广、价格低廉的充填胶凝材料。本文主要研究内容如下：(1)利用有机化学、物相分析等基础理论,从黄磷渣的物理性质、化学成分、活化机理、充填料浆体结构的形成过程,探讨了黄磷渣的水化反应机理及用作矿山充填胶凝材料的可能性；(2)以黄磷渣-磷石膏混合料浆为研究对象,进行大量室内试验,以不同龄期的充填体抗压强度为指标,研究了激发剂种类及掺量对黄磷渣充填胶凝材料的激发效果,分析了黄磷渣在激发剂作用下的水化反应机理。试验结果表明：黄磷渣-磷石膏试块的单轴抗压强度在NaOH和CaO激发作用下均有较大提高,NaOH和CaO的最佳掺量分别为5%和8%。黄磷渣的水化反应产物存在水化硅酸钙,此外,磷石膏中的硫酸盐在激发黄磷渣活性中也起到了一定作用。(3)对黄磷渣-磷石膏胶结充填体进行了室内单轴抗压试验,揭示了料浆浓度、黄磷渣掺量等单因素对充填体强度的影响规律。通过多因素正交科学实验,运用多元线性回归的数学方法对黄磷渣-磷石膏胶结充填体强度影响因素进行探索研究。(4)通过经验公式计算得到充填料浆的输送速度与输送阻力,以便进行不同参数条件下的技术经济比较,从而设计最佳的输送条件。结合矿山的地质条件及开采条件,选择充填系统站址并设计充填系统,为黄磷渣-磷石膏胶结充填在矿山中的应用提供条件。
陈永忠[7]2007年在《磷化工废渣特性及其在水泥中的应用研究》文中进行了进一步梳理我国磷化工业发展迅速，每年排放几千万吨磷渣和磷石膏没有很好利用，已成为影响该行业可持续发展的一大障碍。本文针对磷渣和磷石膏在水泥和混凝土中利用存在的凝结时间长、活性低等问题开展研究。在磷渣活性激发的研究中，通过实验采用化学激发的方法，确定了最佳激发方案及大掺量磷渣硅酸盐水泥的配料方案；而在磷石膏的改性研究中，采用将可溶磷固化技术、成球加工技术使之符合水泥厂用作水泥调凝剂的要求。同时运用X射线衍射仪、等离子发射光谱仪等现代分析测试手段，检测物质的组成和结构，阐述其作用机理。研究结果表明，通过化学激发磷渣，可以大幅度提高其活性，在磷渣细度350 m_2／kg、掺量40％情况下，可以生产32.5强度等级磷渣硅酸盐水泥，其3d和28d强度可以赶上或超过相同细度、掺量的矿渣硅酸盐水泥；激发剂最佳因素水平组合为A_2B_2C_1。研究还表明：微量的可溶磷酸盐对硅酸盐水泥有很强的缓凝作用，而难溶磷酸盐的缓凝作用不明显；分别采用A和B两种碱性物质对磷石膏改性，结果表明，A改性效果优于B。磷石膏改性最佳流程为：采用6％的A对磷石膏改性成球(球径15 mm左右)，然后在140℃干燥处理15分钟，改性磷石膏球抗压强度能达到4MPa,其作为水泥缓凝剂与天然石膏性能相当，该处理方法经济使用，能满足实际生产要求。
孙小井[8]2005年在《FLS胶凝系统及其在垃圾处理中的应用》文中研究指明磷石膏玻璃态胶凝材料及制品的研究
孔祥香[9]2009年在《脱硫石膏基加气混凝土的研究》文中研究说明脱硫石膏粉煤灰制品具有节能、利废,环保、隔热等良好性能。目前石膏基胶凝材料已经得到了广泛的研究。加气混凝土材料因为具有轻质、利废、保温、节能的优点,逐渐引起人们越来越多的关注。但是目前生产工艺大都采用高温蒸压养护,养护过程耗能多,不利于节能。为实现未来的墙体材料发展目标,研制开发脱硫石膏基免蒸压加气混凝土显得尤为必要。本文在免蒸压生产工艺条件下,采用脱硫石膏,粉煤灰,生石灰,水泥等为原材料,通过实验研究了配合比设计和水胶比、料浆温度及养护条件等因素对脱硫石膏基加气混凝土抗压强度、体积密度和浇注稳定性的影响。最终表明,脱硫石膏的合理掺量为50～70%;粉煤灰的最佳掺量为20～30%;水泥的最大掺量为20%;生石灰的最佳掺量为8～12%;铝粉的最佳掺量为0.13%,并且铝粉的掺量要和水灰比结合起来考虑;最佳水料比为0.47～0.50;料浆温度控制在28～32℃;50～75℃的湿热养护是脱硫石膏基加气混凝土硬化体的最佳养护方式。选择合理的配比可以制的强度达到2.8～3.3MPa,体积密度控制在750kg/m~3以下的脱硫石膏基加气混凝土。本文还研究了脱硫石膏基加气混凝土的生产工艺。通过实验发现,在免蒸压生产工艺条件下,料浆的投放顺序和搅拌过程的时间控制对制品的性能有一定的影响。通过XRD和SME微观测试手段,研究了脱硫石膏基加气混凝土硬化体的微观机理和水化机理,结果表明,主要水化产物是:CaSO_4·2H_2O,钙矾石(AFt凝胶),C-S-H凝胶。水化产物结晶结构较好,孔壁结构均匀密实,能够形成较好的加气混凝土结构体系。利用脱硫石膏和粉煤灰制备免蒸压加气混凝土,是石膏基胶凝材料应用的一种创新,节约了生产设备投资,降低了能耗,如果能加以产业化,不仅利废、环保,而且具有显着的经济效益和社会效益,具有深远重大的意义。
杨林[10]2013年在《利用磷石膏制备建筑材料的研究》文中研究表明磷石膏作为一种工业副产物，其大量的排放与堆积已严重污染周边环境，危害到人类的健康。加强磷石膏综合利用的研究受到企业和政府部门的高度重视，是迫在眉睫的大事。本课题从四个方面研究利用磷石膏制备建筑材料：（1）利用磷石膏、硫铁矿烧渣制备高贝利特铁铝酸盐水泥，研究了熟料的煅烧工艺、石膏掺量对水泥性能及水化的影响；（2）直接以未经处理的原状磷石膏为原料制备免蒸压墙体砖，对原料的基本配合比和基本工艺参数进行了研究，并对相关性能进行了检测；（3）直接利用未经处理的原状磷石膏制备免蒸压加气混凝土，以试块的干密度和抗压强度为考核指标，进行了基本原料配比和基本工艺参数的研究，并对制得产品进行相关性能的检测；（4）探索了以未经处理的原状磷石膏为填料制备自流平砂浆的可行性，基于相关性能进行了原料配比的研究，并对相关机理进行了探究。在实验室内，1250℃煅烧60分钟制得了性能优异的高贝利特铁铝酸盐水泥熟料；在熟料中掺加天然石膏能明显地缩短水泥的凝结时间，当天然石膏的掺量在5%~15%时，水泥的终凝时间皆小于25min；天然石膏能促进铁铝酸盐水泥的早期水化，且掺量越高对早期水化的促进作用越明显、总的水化热越低；不同的天然石膏掺量对水泥不同龄期的抗压强度的影响规律不同，当天然石膏掺量为15%时，1天、3天、28天的抗压强度分别为39.3MPa、43.2MPa、53.9MPa；天然石膏掺量对不同龄期水泥膨胀率的影响规律几乎相同，当掺量从0%增加到10%时水泥的膨胀率呈下降的趋势，然而，当天然石膏掺量从10%增加到15%时水泥的膨胀率又有所提高；天然石膏的掺量是铁铝酸盐水泥水化的重要影响因素，它不仅影响水泥的水化产物且影响产物的微观结构。以原状磷石膏为原料制备免蒸压墙体砖，比较了半水石膏、粉煤灰、矿渣对砖性能的影响，得出粉煤灰比半水石膏更有利于提高砖的后期强度和抗冻性；而矿渣与粉煤灰相比，二者的后期强度接近，但掺入矿渣的砖的抗冻性较好。最佳原料配比为：水泥：磷石膏：矿渣：河砂=10:65:10:15，采用20MPa压力压制成型，80℃蒸养8小时后自然养护28天，砖的抗压强度达到35MPa以上，且具有优异的抗冻性和耐水性能。直接利用未经处理的原状磷石膏制备免蒸压加气混凝土砌块，最佳原料配比为：水泥15%，磷石膏55%（干基），矿渣30%，外加生石灰7%、Na2SO41.6%、铝粉0.074%，水料比0.47，最佳发气条件为40℃水温50℃静停发气，最佳养护条件为90℃蒸养24小时；制得试块的干密度686Kg/m3，抗压强度6.3MPa，冻后干质量损失1.5%、抗压强度损失12.7%，导热系数0.15W/(m·K)，以上性能皆能满足标准GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》对B07级砌块的要求，但干燥收缩值远超出标准的要求，这将是今后研究中的一大挑战。以未经处理的原状磷石膏制备水泥基自流平砂浆具有可行性；当原料配比为：硫铝酸盐水泥12%、硅酸盐水泥8%、磷石膏40%~55%、石英砂（30~50目：40~70目=1:1）25%~40%时能制得满足JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂浆》性能要求的自流平砂浆；通过机理分析认为磷石膏在体系中不仅起到填料的作用，同时也参与水泥的水化反应。
参考文献：
[1]. 磷石膏玻璃态胶凝材料及制品的研究[D]. 周环. 武汉理工大学. 2002
[2]. 磷石膏基加气砌块的基础研究[D]. 何志鹏. 昆明理工大学. 2016
[3]. 磷渣—粉煤灰—磷石膏—水泥轻质混凝土制备及性能研究[D]. 李彩玉. 贵州大学. 2016
[4]. 非煅烧磷石膏砌块的研究[D]. 俞波. 武汉理工大学. 2007
[5]. 新型石膏基墙体材料原料的研究进展[J]. 喻小平, 李书琴. 硅酸盐通报. 2011
[6]. 全磷渣自胶凝充填的胶凝机理及配比优化研究[D]. 廖国燕. 中南大学. 2009
[7]. 磷化工废渣特性及其在水泥中的应用研究[D]. 陈永忠. 武汉理工大学. 2007
[8]. FLS胶凝系统及其在垃圾处理中的应用[D]. 孙小井. 重庆大学. 2005
[9]. 脱硫石膏基加气混凝土的研究[D]. 孔祥香. 武汉理工大学. 2009
[10]. 利用磷石膏制备建筑材料的研究[D]. 杨林. 西南科技大学. 2013
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