论文部分内容阅读
随着我国石膏工业的迅速发展,石膏开采量逐年的增加。目前石膏开采量高达3000万t左右。并且将随着我国建筑节能和墙体改革的不断推进与深化,石膏的用量在不久的将来会有更大的飞跃。然而天然石膏随着开采量的增加而逐渐减少,最终枯竭。
我国是一个磷肥生产和使用大国,每生产1t磷肥,平均约产生3.75t固体废弃物磷石膏,2007年磷肥工业将产生4725万t磷石膏。磷石膏不仅污染地上环境,如果遇到雨水还会直接污染地下水资源。随着庞大的烟气脱硫市场的启动,脱硫石膏的处理和综合利用问题日益紧迫。目前,全国在建的脱硫石膏工程亿千瓦,竣工后运行,每年脱除二氧化硫约2000万t,年产生脱硫石膏近5360万t。目前我国脱硫石膏的利用率很低,大部分以堆储为主,随着我国火电厂脱硫项目的大量兴建,脱硫石膏排放量剧增,若采用抛弃堆存,不仅占用大量宝贵的土地资源,而且对周围的生存环境产生不利的影响。如果能够将化学石膏充分利用生产石膏粉,并且使用制备的石膏粉配制石膏基自流平材料,不仅能节约自然资源,使化学石膏固体废弃物资源化,符合循环经济理念,而且可以解决我国石膏粉生产能力不足的问题。
自流平材料是在不平的基底上使用,提供一个合适的平整、光滑的和坚固的铺垫基底,以架设各种地板材料。我国20世纪80年代才开始研究石膏基自流平材料,并且到目前为止,国内还没有关于石膏基自流平材料的标准。我国是石膏大国,但我国的石膏工业起步晚、基础差是一个不争的事实。对石膏的研究较少,石膏的质量极不稳定,性能指标偏差很大,强度低、凝结时间忽长忽短。对石膏基自流平材料的研究更是极少。
通过XRD分析和化学分析来测试脱硫石膏与磷石膏中的主要成分,研究脱硫石膏和磷石膏中二水石膏有效含量。综合利用激光粒度分析仪、XRD、能谱分析、SEM、差热分析和化学分析等分析方法对脱硫石膏与磷石膏的颗粒尺寸和颗粒分布、物相、微观结构和热力性能等方面进行研究。不同地区,不同种类的化学石膏在矿物组成上具有一定的相似性,主要矿物均为二水硫酸钙并且含有少量的二氧化硅。不同的化学石膏之间,微观结构和颗粒分布等方面有较大的区别。
通过研究不同煅烧温度对处理后脱硫石膏的性能影响,确定脱硫石膏具有最好胶凝性的处理工艺;并且采用激发剂对煅烧处理后的脱硫石膏进行活性激发,来提高其胶凝性。采用XRD来分析不同煅烧温度处理后脱硫石膏的物相变化。当煅烧温度为150-300℃,煅烧时间为2h时,脱硫石膏具有最好的胶凝性能。在经过较高温度煅烧的脱硫石膏中掺入水泥熟料与CaO可以大大的提高脱硫石膏的胶凝性能。
利用化学石膏通过蒸压法来制备高强石膏粉。分别对蒸压温度、蒸压时间、干燥温度、转晶剂等参数进行优化,以希望用化学石膏制备性能优异的高强石膏粉。通过使用XRD、激光粒度分析与扫描电镜对通过蒸压法用脱硫石膏制备石膏粉的组成成分、颗粒分布与形貌结构进行研究。
由于化学石膏在生成过程中往往夹带少量主产品及主产品生产原料含有的杂质,而杂质的影响使化学石膏的利用,甚至排放存在不少问题。探明杂质的影响规律是化学石膏资源化的基础与关键。采用傅立叶红外光谱(IR)、X射线衍射光谱(XRD)、扫描电镜/能谱(SEM/EDX)分析和显微分析等微观测试分析,结合常规化学分析、正交实验与物理力学性能试验,系统研究了脱硫石膏和磷石膏中杂质组成、形态、分布以及杂质对脱硫石膏和磷石膏制备高强石膏的影响。实验结果表明:亚硫酸钙和碳酸钙是脱硫石膏中的主要杂质,其中碳酸钙对脱硫石膏制备高强石膏有显著影响,当在不掺亚硫酸钙的情况下,随着其含量的增加,石膏粉的强度下降;亚硫酸钙的影响较小,但随着其含量增大到一定范围,石膏粉强度上升。磷石膏中的主要有害杂质是磷酸盐、氟化物和有机物。可溶磷、氟与有机物分布于二水石膏晶体表面。这些杂质对磷石膏制备高强石膏的影响顺序如下:磷酸盐>氟化物>有机物。
采用煅烧法和蒸压法对化学石膏进行处理。研究处理温度和外加剂对石膏性能的影响;通过2**6析因实验方法对石膏、水泥、木质素纤维、消泡剂和可再分散胶粉对石膏基自流平材料的性能影响进行研究;不同转晶剂处理过的化学石膏配制自流平材料对其性能影响的研究。研究用化学石膏制备的石膏粉、水泥、可再分散胶粉、缓凝剂和减水剂等组成材料的种类与掺量对石膏基自流平材料的流动性、力学性能与收缩性能的影响。通过采用能谱分析与扫描电镜分析自流平材料组成掺量变化对其微观结构的影响。利用化学石膏研制开发石膏基自流平材料,使这种材料的性能能够满足国内石膏基自流平材料的标准要求;对石膏基找平材料进行配合比设计,使设计的石膏基自流平材料能够适合国内石膏基自流平材料的工业化生产、满足国内的施工需要。