磷石膏对硫磷石膏–粒状高炉矿渣水泥性能的影响外文翻译资料
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应用力学和材料卷。(2014)638-640 PP 1453-1459 提交: 2014.07.21
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copy; (2014) 瑞士的科技出版物 doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.638-640.1453
磷石膏对硫磷石膏–粒状高炉矿渣水泥性能的影响
吕治江1*, 林宗寿1, 王浩杰
1武汉理工大学建筑用硅酸盐材料国家重点实验室,中国武汉430000
摘要: 过硫磷石膏矿渣水泥浆是利用矿渣、波特兰水泥熟料、添加剂、水和改性磷石膏浆,通过粉磨磷石膏(PG)混合一定比例的钢渣、矿渣和水制成。磷石膏对过磷硫石膏矿渣水泥性能的影响有过许多研究。不同种类、比例和颗粒尺寸的磷石膏的机械性能和水化机理基于设定时间,分析体积稳定性、强度试验、XRD和SEM分析。实验结果表明,在粘结剂的磷石膏(PG)量最佳混合45%,过量磷石膏(PG)可引起强度劣化。改性磷石膏浆(MPG)在粘合剂中的最佳研磨时间为20min,粘合剂中可溶解磷的含量低于0.05%为宜。
关键词:磷石膏;水溶性磷;改性;
介绍
磷石膏(PG)是化肥工业使用一个单一的(二水)或两步(半水—二水)的生产磷酸过程的一个副产物[ 1 ]。每生产1吨磷酸约产生5吨磷石膏(PG)。中国每年的产量超过2000万吨。由于复杂的循环过程,最多只有15%磷石膏(PG)已被再次利用,磷石膏中的有害物质如果随磷石膏中水分沥出,或在雨水作用下溶出,都将造成周围环境的土壤和地下水的污染,最终造成生态危害[2-5]。因此,迫切需要广泛使用磷石膏(PG)。
磷石膏(PG)主要含有CaSO4·2H2O (gt;90%)。由于有杂质,磷石膏(PG)在使用前需要预处理,一些预处理,如水洗、热处理和化学处理等是使用较多的方法。因此大多数预处理的磷石膏(PG)作为硅酸盐水泥的替代天然石膏(水泥缓凝剂)[ 6 ]、道路基层材料的粘结剂[ 7 ]和半水石膏原料[3-8]。
过硫磷石膏矿渣水泥浆是利用矿渣、波特兰水泥熟料、添加剂、水和改性磷石膏浆等原料为主,通过粉磨磷石膏(PG),然后,混合一定比例的钢渣、矿渣和水制成的一种胶凝材料。
本研究的目的是为了研究磷石膏(PG)对过硫磷石膏矿渣水泥的性能的影响。通过对磷石膏的机械性能和水化机理的研究,确定原料用磷石膏的最佳的种类、比例和颗粒大小。
实验
原材料。在本研究的三种磷石膏(PG)原料,分别是由中国湖北黄麦岭磷化工集团公司磷石膏(pg-h)、武汉中东磷科技有限公司磷石膏(pg-z)和铜陵化学工业集团有限公司磷石膏(pg-t)提供。磷石膏(PG)是一种固体粉末,含有约15%的水分。这些产品的可溶性磷含量和pH值列于表1。对PG-H的XRD谱图如图1所示。
表1中的可溶性磷含量
PG-H |
PG-Z |
PG-T |
|
水溶性磷含量[%] |
0.02 |
0.1 |
0.04 |
pH |
2.58 |
2.08 |
2.56 |
保留所有权利。没有部分论文的内容可以被复制或以任何形式或任何手段无TTP的书面许可发送,www.ttp.net。(编号:61.183.148.135,武汉科技大学,武汉,china-19 / 03 / 15,02:19:20)
pg-h的XRD谱图1
作为原料的改性磷石膏(MPG)按表2使用同一研磨机设置不同时间均质化,而其勃氏比表面积如表3所示。然后,为防止改性磷石膏(MPG)水分流失,改性磷石膏(MPG)要密封保存。
表2 MPG的混合比例[wt. %]
PG干基 |
PG |
SS |
水分 |
|
改性磷石膏浆 |
63.16 |
69.4 |
2.81 |
27.09 |
表3 MPG不同研磨时间的比表面积[m2/kg]
编号 |
研磨时间 |
比表面积 |
A1 |
0分 |
133.7 |
A2 |
10分 |
433.6 |
A3 |
20分 |
608.1 |
A4 |
30分 |
823.9 |
矿渣微粉和PPC由中国华新水泥股份有限公司获得。矿渣微粉是由Oslash;500mmtimes;500 mm实验室球磨机研磨所得。矿渣微粉比表面积为490m2/kg。
磨细矿渣和PPC在矿渣微粉和PPC混合含量(MP)分别固定在50%和50%。磨细矿渣和PPC的混合物是由实验室Oslash;500 mmtimes;500 mm球磨机研磨。矿渣微粉和PPC的混合物的比表面积为528 m2/kg。
SS是来自武汉的中国钢铁集团公司获得,由实验室Oslash;500 mmtimes;500 mm球磨机研磨处理。
以上所有原材料的化学成分、密度和比面积等情况列于表4。
混合物在实验室混合器中混合和在表4显示。
表4原材料的化学成分(wt. %)
烧失 |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
P2O5 F- 总计 |
|||
H-PG |
11.91 |
3.21 |
1.09 |
0.31 |
34.52 |
0.06 |
47.30 |
1.10 |
0.20 |
99.70 |
GGBFS |
-0.17 |
33.97 |
17.03 |
2.13 |
36.09 |
8.17 |
97.39 |
|||
SS |
6.05 |
16.63 |
7.00 |
18.90 |
38.50 |
9.42 |
6.05 |
96.50 |
试验方法:根据ISO9597标准的设置时间和安定性进行了严格测试。根据ISO976的标准对砂浆强度进行了严格测试。试验中所用的砂是中国水泥标准砂。其最佳胶砂比为1:3,水灰比是根据砂浆的流动性情况确定的,这是在从180mm到190mm的范围要求。在水泥标准养护箱中,将砂浆浇铸到40毫米times;40毫米times;160毫米的模具中,并将模具放在20℃条件下固化。由于较长的凝结时间,试样选择在48小时后脱模而不是标准的24小时。(见表2),沉浸在20℃水直到测试。
使用的水泥试样在20℃条件下养护并用塑料袋密封直到试验进行。分别在3天、7天和28天龄期时候,采用X射线衍射(XRD)分别对样品浸入酒精24小时停止水化作用后在35℃干燥样品1小时的水化产物进行检测分析, X射线衍射(XRD)所采用的仪器为铜靶理学dimax-rb衍射仪,其电压为40 kV和50毫安电流。水化产物也通过扫描电子显微镜(SEM)检查,扫描电子显微镜(SEM)所采用的仪器为JEOL JSM-5610LV型扫描电子显微镜。
数据分析与讨论
混合比例对强度发展的影响。 原料中的混合物成分和各种物化性质在表5中所示,并在实验室混合器中混合。在表5中列出了砂浆水的添加、流动性和凝结时间的具体情况。标本中B1、B2 、B3和B4的MP和添加剂含量情况,分别限制在在8%和0.23%。这些混合物的比例变化有这些:改性磷石膏(MPG)的比例从61.6%增加到80.6%,但GBBFS的比例从50.9%下降到38.3%。抗压强度具体测试结果如图2所示。在3天、7天、28天龄期的抗压强度和砂浆的凝结时间明显与PCC比例有关,具体表现为:改性磷石膏(MPG)混合比例越高,抗压强度越低和凝结时间越长。由于有着更多的磷石膏(PG)和适当的抗压强度,很明显,B3可以被确定为最佳配方。
表5混合物和测量性能
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编号 |
MPG干基 |
混合比例(wt.%) |
添加剂 |
水分 |
砂浆流动度 |
砂浆凝结时间(h:min) |
||
MGP |
GGBFS |
MP |
||||||
B1 |
39 |
61.6 |
50.9 |
8 |
0.23 |
88 |
183 |
3:40 |
B2 |
42 |
66.4 |
47.7 |
8 |
0.23 |
80 |
185 |
4:15 |
B3 |
45 |
71.1 |
44.6 |
8 |
0.23 |
73 |
181 |
4:50 |
B4 |
48 |
75.8 |
41.4 |
8 |
0.23 |
66 |
184 |
5:35 |
B5 |
51 |
80.6 |
38.3 |
8 |
0.23 |
58 |
183 |