磷石膏综合利用现状及展望

磷石膏长期堆存带来的环境问题日益突出,磷石膏的无害化处理及综合利用迫在眉睫。总结了磷石膏在制备工业石膏及建材、水泥缓凝剂、制备硫酸联产水泥、路基材料、填充材料、土壤改良剂等领域的研究进展,介绍了磷石膏主要的研究方向,分析了磷石膏综合利用科研与工业化的关系,指出磷石膏科研与工业化的核心矛盾在于石膏本身价格较低,而磷石膏工业化处理成本较高,无法得到推广,并针对以上问题提出了多种解决思路。指出磷石膏未来的发展需要政府政策的支持,以及维持磷石膏市场需求和新增装置之间的平衡。磷石膏利用方面,无害化处置是基础,路基材料是磷石膏消纳的主要途径,土壤化和生态修复是磷石膏利用的新方向。

钛石膏中铁浸出动力学及其酸浸循环工艺研究

硫酸法制备钛白粉的过程中产生了钛白废酸及钛石膏,采用以废治废思路,将钛白废酸作为浸取剂循环浸出钛石膏中的铁杂质,以实现资源的有效利用。研究了钛白废酸循环酸浸钛石膏的最优工艺条件,实验结果表明,在反应温度为333.15 K、液固质量比(以下简称液固比)为5∶1、反应时间为60 min、循环酸浸2次的条件下,钛石膏的除铁效率能达到80%以上。结合SEM、XRF、XRD等表征结果对比分析酸浸前后的钛石膏产品,结果发现酸浸条件能降低钛石膏中多种杂质组分含量,且酸浸前后钛石膏的物相组成均为CaSO_(4)·2H_(2)O。在上述研究的基础上形成了完整的钛石膏处理工艺,研究了在钛白废酸体系下,钛石膏中铁元素的浸出特性,并使用浸出动力学模型进行了拟合与计算,结果表明,该浸出过程受内部扩散控制,反应的表观活化能为59.08 kJ/mol。

硫酸直接浸出磷石膏中稀土元素的研究

为弄清磷石膏(PG)中低含量稀土元素(REE)的浸出规律及磷石膏浸出后品质的改善情况,通过实验研究了用硫酸直接浸出磷石膏中REE的过程动力学及磷石膏物相的变化。研究结果发现,REE浸出率随浸出温度升高先降低后增加、随液固比增大不断增加、随硫酸浓度增大先增加后降低。在25℃下总浸出率较高,可达25%;其中La的浸出率最高,Pr的浸出率最低。REE浸出率在0~20 min内快速增加,随后趋于平缓,整个浸出过程动力学受灰层扩散控制。伴随着REE浸出的同时,石膏表面发生溶解,在溶液过饱和时重结晶形成脱水相的针状CaSO_(4)细晶,而石膏的体相整体形貌变化较小,导致REE浸出率偏低。酸浸后样品粒径小于10μm的颗粒占14.90%,较原样增加了5.16%,磷石膏粒径变小、杂质减少。研究结果可为磷石膏的综合利用提供参考。

利用化工废石膏制备新型建筑胶凝材料的研究

选用水泥为固化剂材料,以粉煤灰和废石膏为外加剂进行道路基材改良,研究了龄期、浸水期、废石膏综合掺配下钛石膏-粉煤灰材料的强度变化规律。结果表明,钛石膏-粉煤灰胶凝材料在7 d龄期无侧限抗压强度影响较小,在14、28 d龄期,试件抗压强度随钛石膏增加而增加,浸水养护7、28 d时,膏灰比3∶7、4∶6、5∶5时的软化系数较大,且膏灰比5∶5时的抗拉强度最大,软化系数均大于0.82。钛石膏-粉煤灰胶凝材料的胶凝材料水化产物以钙矾石(AFt)、水化硅酸钙(C-S-H)为主,掺入的废石膏形成钙矾石形成网状联结构造,并填充进空隙中,降低了水泥土孔隙率,提高了水稳定性。

煅烧磷石膏对蒸压硅酸盐制品水化过程的影响

磷石膏经高温煅烧改性后与粉煤灰、砂粉、石灰及水泥熟料等制备蒸压硅酸盐制品,研究了不同温度煅烧的磷石膏对蒸压硅酸盐制品水化过程的影响,用蒸压制品中未反应的Ca(OH)2量及结合水量分析它们的反应速率,用XRD测定蒸压硅酸盐制品的水化产物,并结合SEM分析,结果表明,经煅烧的磷石膏对蒸压硅酸盐制品的水化有明显的促进作用,托勃莫来石与C-S-H(1)等水化产物的迅速生长而形成密实的水化产物结构是其增强蒸压硅酸盐制品的根本原因。

轻质高强脱硫石膏砌块的制备技术

研究了引气剂、缓凝剂、轻集料、水灰比对石膏砌块性能的影响。结果表明,采用引气剂和膨胀珍珠岩双掺技术,优化生产工艺,降低水灰比,可明显降低砌块的表观密度,提高砌块强度。

川西磷石膏保温、调湿功能属性研究

本文研究了川西两种磷石膏(白、黑各一种)的保温、调湿功能属性,其导热系数分别为0.1213 W/m.K、0.2211 W/m.K;密闭条件下饱和吸水时间随温度升高而变短,且成线性关系。磷石膏的吸水率随温度的上升而增大,此过程是一个吸热和熵增的过程。常温敞开条件下,磷石膏在白天温度高湿度低时放水,晚上温度低湿度高时吸水,具有一定的调湿功能。应用差示扫描量热分析法(DSC)对磷石膏进行了试验分析,结果表明其吸热量随温度升高而减少。

碱性激发剂对钛石膏-粉煤灰复合胶结材料性能的影响

以NaOH、生石灰、水泥为碱性激发剂,分别研究其对钛石膏-粉煤灰复合胶结材料性能的影响,得出了各体系中碱性激发剂的最佳掺量;分析比较表明,掺加各种碱性激发剂均可提高钛石膏-粉煤灰复合胶结材料的强度,其中以掺加水泥获得的复合胶结材料性能较好;初步探讨了碱性激发剂在体系中的作用机理。

脱硫灰渣制备新型控制性低强度材料的研究

以燃煤电站烟气脱硫(FGD)副产物、粉煤灰、破碎钢渣、水和外加剂制备一种新型的控制性低强度材料(CLSM)。对其工作性、强度以及毒性浸出特性进行了试验研究,并与典型CLSM的性能进行了比较。研究分为两个步骤:首先以FGD副产物为原材料制备FGD灰渣胶凝材料以替代典型CLSM中的水泥;其次按照优化后的配比制备免水泥CLSM并完成性能试验。结果表明,采用质量比例为35%的FGD副产物(湿法和干法FGD副产物比例为1:9)、53%的矿渣复合料、11%的熟料以及1%的化学激发剂共同研磨,可制备出FGD灰渣胶凝材料;而体积为1 m^3的免水泥CLSM组成材料及配比为:FGD灰渣胶凝材料(100～200 kg/m^3)、粉煤灰(50～200 kg/m^3)、FGD副产物(1 200～1 500 kg/ m^3)、破碎钢渣(200～500 kg/m^3)或者废旧混凝土(300～600 kg/m^3)、速凝剂(2～8 kg/m^3)、发泡剂(1～10 kg/m^3)、水灰比1.2～1.8、用水量200～400 kg/m^3,在此基础上制备出的CLSM的流动度为215～275 mm,试件28 d抗压强度变化范围是1.5～7.5 MPa;毒性浸出特性分别满足GB 5085.3-2007和EPA Method 1311对重金属最大允许浸出浓度的标准:免水泥CLSM与典型CLSM在性能上相差不大,可以管沟回填等工程中广泛应用。

磷石膏的工业资源化利用进展

本文综述了废弃物磷石膏的产生和含有的杂质对其再利用的影响,以及磷石膏在工业上的应用情况,分析了磷石膏在应用发展中存在的问题并提出展望。对磷石膏的综合利用,既能将磷石膏再次资源化,节约资源,还能消除磷石膏堆积对环境造成的负面影响。实现磷石膏大规模综合利用迫在眉睫。

粉煤灰在再生陶瓷墙地砖中的应用

主要研究了粉煤灰在陶瓷墙地砖生产中的应用。在引入粉煤灰的同时,通过加入不同掺量的陶瓷废砖粒和抛光砖粉,在用硼砂作为辅助熔剂的条件下,以正交试验进行设计与分析,得出一组最佳配比,在扩大废物利用率的同时有效提高制品强度。

脱硫粉刷石膏的研制

采用自制的复合缓凝剂配制出脱硫粉刷石膏,并对脱硫粉刷石膏的凝结时间及力学性能进行了研究。研究表明,脱硫石膏粉刷材料性能优良,是利用脱硫石膏的有效途径。

粉煤灰基灌浆材料的制备及性能

利用工业废料—粉煤灰作为主要原料,加入其它具有胶凝增强和提高早期强度的外掺料,以及能改善浆液性能的外加剂,研发出一种新型绿色防灭火灌浆材料。结果表明:通过对浆体的各项物理性能的深入研究,确定粉煤灰基灌浆材料的最佳配比为:水固比0.8∶1,粉煤灰占70%,水泥占30%,激发剂选用NaOH与天然硬石膏按1∶1进行复合,掺量为粉煤灰的7%,羟乙基纤维素为粉煤灰的0.8%,磷酸三丁酯为粉煤灰的0.5%,CaCl2为水泥的0.5%;此时浆体的悬浮性好,粘度满足需要,流动性及固结强度相比于同条件下的粘土要好。

废弃风电叶片纤维对磷建筑石膏材料性能影响

将废弃风电叶片纤维添加到磷建筑石膏中制成复合材料,探讨废弃风电叶片纤维对磷建筑石膏性能的影响。结果表明,当废弃风电叶片处理成直径约为10μm,长度为0.5~5 cm的纤维时,在固定水膏比为0.65条件下,添加2%废弃纤维到磷建筑石膏中,其抗折强度和抗压强度分别达到5.21 MPa、11.21 MPa,较未添加废弃纤维磷建筑石膏材料抗折强度和抗压强度分别提高21%、17%。添加废弃纤维降低了磷建筑石膏的软化系数和吸水率,添加1.5%废弃纤维,水膏比为0.71时,软化系数降低最少,吸水率降幅最大,软化系数和吸水率较未添加废弃纤维磷建筑石膏分别降低12%、44%。

磷石膏-硅藻土高温高压试验及孔隙结构研究

通过添加不同比例的硅藻土粉,在200℃高温、200 MPa高压条件下烧结制备硅藻土-磷石膏复合材料。采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、颗粒(孔隙)及裂隙图像识别与分析系统(PCAS)软件等,研究硅藻土掺量对磷石膏体系物相、显微组织形貌、孔隙结构的影响。结果表明,不同磷石膏体系在高温高压条件下,矿物种类及含量发生了明显变化,二水石膏全部转化为硬石膏,且硬石膏含量随硅藻土掺量增加而减少;生成的硬石膏多呈板状、板条状、柱状、棒状或晶须状,长径比增大,晶体生长均匀性变差;随着硅藻土掺量增加,磷石膏体系孔隙度增大,样品致密度降低。

磷石膏常压水盐法制备高强石膏转晶剂探究

利用化工磷石膏制备高强石膏,通过设定不同的实验条件来考察盐溶液浓度、转晶剂对生成的高强石膏的晶体形貌的影响,探讨最优的水热合成方案。在水热条件下,磷石膏中的二水石膏通过溶解-再结晶的方式生成半水石膏,在没有任何转晶剂加入的条件下,最终会生成针状的半水石膏晶体。转晶剂会选择性地吸附在半水石膏的(111)晶面上,降低该晶面能,削弱该晶面在C轴的生长速率,改变半水石膏的晶体生长习性和形貌,获得短柱状的半水石膏晶体。实验结果表明:在磷石膏浓度20%、加热时间2h、Na Cl浓度12%、丁二酸浓度0.05%的条件下,获得高强石膏晶体的长径比为2∶1至3∶1,晶型为最优。

工业固废耦合磷石膏制备胶凝材料试验

以原状磷石膏、矿粉、水泥熟料等为原料制备磷石膏基复合胶凝材料,考察各组成材料掺量、减水剂用量与外加剂配比等因素对胶凝材料凝结时间与抗压强度的影响,并对产物进行X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析。结果表明,由磷石膏、矿粉、粉煤灰所组成的复合材料,在水泥碱性环境激发下,水合产物的初凝时间可控制在260 min以内,终凝时间在360 min以内;C30磷石膏基混凝土7 d抗压强度大于26 MPa;磷石膏掺量超过30%时,抗压强度迅速下降;矿粉与粉煤灰的耦合使用,能缩短凝结时间,增强材料力学性能;在水玻璃与聚合铝盐的共同作用下,胶凝材料内部存在大量水化硅酸钙(C-S-H)凝胶骨架和部分纤维状、针状钙矾石,形成具有较高强度的致密磷石膏基复合体。

钙基移动床干法脱硫除尘一体化技术探讨

面对建筑陶瓷行业高能耗、高污染现状,环保风暴将越演越烈,如何实现清洁生产,是我们陶瓷人必须面对和思考的。只有立足长远、依靠技术进步、加大环保投入、优先使用清洁能源、节能减排的工艺和装备,采用废弃物无害化处理技术,才能实现良性可持续发展,钙基移动床干法脱硫除尘一体化技术为行业绿色生产提供了新的方向。

朔州固硫灰特性研究及应用现状

以山西朔州某燃煤矸石电厂2×300 MW循环流化床机组发电产生的固硫灰为研究对象。研究分析该固硫灰的特性,发现其比表面积和活性指数较高,但需水量比大;其结构和性能与煤粉炉粉煤灰的有显著的差异,因此现有的煤粉炉粉煤灰利用技术对固硫灰的利用并不完全适用。最后介绍了固硫灰国内外的一些应用现状。

磷石膏高温高压实验及其改性

以磷石膏高温高压实验及其改性处理为重点研究内容,探讨了高温高压条件对磷石膏单一体系和磷石膏复合体系的影响。通过控制高温高压实验条件,探究不同磷石膏体系在300℃、300 MPa的温压条件下的晶体形貌及矿物组成。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对合成样品的物相和形貌进行分析。XRD表征结果表明,在高温高压条件下,不同磷石膏体系的矿物种类及含量发生了明显变化,具体表现为:磷石膏-生石灰复合体系经高温高压实验后,其SiO_(2)含量低于检测限;磷石膏-硅藻土复合体系经高温高压实验后,其矿物由二水石膏全部转化为无水石膏。SEM表征结果显示:在磷石膏单一体系、磷石膏-生石灰复合体系、磷石膏-硅灰复合体系、磷石膏-水泥复合体系中,磷石膏晶体在高温高压下可在反应釜内自发生长结晶,形貌规整且分散均匀,晶形大多呈四棱柱状,晶体表面光滑,且出现团聚现象。磷石膏-硅藻土复合体系在高温高压条件下生成大量的硫酸钙晶须,其形貌规整、分散均匀,平均直径为2.61μm,平均长径比约为8。