磷石膏複合高鋁高鐵廢渣製備類硫鋁酸鹽水泥基礎研究

《磷石膏複合高鋁高鐵廢渣製備類硫鋁酸鹽水泥基礎研究》是依託重慶大學，由錢覺時擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：磷石膏複合高鋁高鐵廢渣製備類硫鋁酸鹽水泥基礎研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：錢覺時
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

磷石膏有害雜質對常溫與通常脫水溫度下製備的石膏與膠凝材料性能將產生不利影響，但高溫下可轉化其他穩定物質。項目通過磷石膏部分分解提供氧化鈣，複合高鋁高鐵廢渣燒制類硫鋁酸鹽水泥，解決磷石膏制酸聯產矽酸鹽水泥時磷石膏不能充分分解難題，少用和不用礬土原材料，為大量消納磷石膏開闢新的資源化途徑。在理論計算分析與計算軟體模擬分析基礎上，試驗研究磷石膏脫水、分解和類硫鋁酸鹽水泥燒成過程，藉助化學分析、儀器分析、巨觀性能測試以及微觀表征等手段，明確溫度、氣氛、雜質和其他組分對磷石膏分解過程的作用機理，調控磷石膏在類硫鋁酸鹽水泥燒成階段的集中分解溫度區域與分解程度，初步確定有利於磷石膏部分分解和二氧化硫收集的類硫鋁酸鹽水泥的生料配比、燒成溫度、氣氛和燒成過程。項目研究為高摻量利用磷石膏生產類硫鋁酸鹽水泥進一步理論和工藝研究提供基礎，項目理論研究結果還能其他相關研究提供參考，補充發展硫鋁酸鹽水泥水化理論。

結題摘要

磷石膏是排放量巨大的固體廢棄物，雲南省磷石膏年排放量超過1000萬噸。大量未被利用而堆放的磷石膏引起嚴重的生態環境污染且占用耕地。磷石膏建材資源化利用是磷石膏利用的重要方向。項目研究在磷石膏聯產矽酸鹽水泥和硫酸的基礎上，也通過磷石膏的分解提供鈣質原料，但不需嚴格控制分解率，殘餘磷石膏作為原材料生產硫鋁酸鹽水泥，而且硫鋁酸鹽水泥有巨大市場需求，因此項目研究是磷石膏資源化利用的有效新途徑。 項目研究了磷石膏脫水影響因素、高溫分解特徵和調控，還將磷石膏複合高鋁廢渣製備高硫型貝利特硫鋁酸鹽水泥，同時研究雜質對貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料形成及性能的影響，系統研究硫矽酸鈣礦物在磷石膏製備類硫鋁酸鹽水泥中的作用，確定了分段煅燒工藝，分析對比了經歷高溫的磷石膏和後摻磷石膏在硫鋁酸鹽水泥中的作用。 研究結果顯示，經800℃快燒30s處理後，磷石膏中可溶性磷降低；磷石膏複合高鋁廢渣可以製備出貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料，部分磷石膏生成的高溫硬石膏，可以達到後摻天然石膏相近效果；磷石膏中磷和氟雜質可做為貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料的礦化劑，促進水泥熟料的形成，且能穩定α′-C2S和o-C4A3S̅相；含硫矽酸鈣的硫鋁酸鹽水泥可在1150℃左右得到，硫矽酸鈣表現出比貝利特更高的水化活性，可提高水泥後期力學性能。採用分段煅燒工藝，以低矽（＜6%）磷石膏部分分解則可完全取代石灰石，每噸硫鋁酸鹽水泥熟料消耗1.7噸磷石膏；磷石膏複合高鋁粉煤灰無需鋁礬土可製備出貝利特硫鋁酸鹽水泥。 項目研究結果表明，分段煅燒磷石膏分解率達到85%時，由於無需外加石灰石，貝利特硫鋁酸鹽水泥CO2排放量相比矽酸鹽水泥降低50%以上。項目研究證實了硫矽酸鈣礦物的積極作用，不僅對於磷石膏分解製備硫鋁酸鹽水泥有重要意義，也對高硫廢渣的利用具有重要參考價值。項目研究還實現了採用來源廣泛的原材料燒制硫鋁酸鹽的構想，對硫鋁酸鹽水泥廣泛套用也有促進作用。