過硫磷石膏礦渣水泥與混凝土

我國磷石膏大量堆積，給磷化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展造成了巨大壓力，也對周邊的生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，加快磷石膏資源化的利用任務(wù)已迫在眉睫。在國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)資助下(課題編號:2012AA06A112) 本課題組以磷石膏為主要原料，通過與礦渣、鋼渣等其他工業(yè)廢渣或少量硅酸鹽水泥熟料復(fù)合，成功研發(fā)出了一種具有較高強(qiáng)度的新型水硬性膠凝材料--過硫磷石膏礦渣水泥。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了其水化硬化機(jī)理及其各種性能和耐久性，同時(shí)對過硫磷石膏礦渣水泥混凝土與制品及其應(yīng)用前景進(jìn)行了全面的分析研究。以過硫磷石膏礦渣水泥替代通用硅酸鹽水泥作為建筑材料使用，不但可消耗大量磷石膏，而且符合國家提出的節(jié)能、減排、降耗的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向，資源的合理化利用對我國磷化工業(yè)和建材工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本書較系統(tǒng)地闡述了過硫磷石膏礦渣水泥與混凝土的組成與制備、水泥與混凝土的水化硬化機(jī)理、水泥與混凝土的性能及耐久性、生產(chǎn)工藝過程與主要設(shè)備、生產(chǎn)過程質(zhì)量控制與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對該新品種水泥的應(yīng)用前景也作了較詳細(xì)的敘述，體現(xiàn)了近年來在資源有效利用、節(jié)能減排、低碳水泥新品種開發(fā)等方面的新成果。本書可作為高等學(xué)校無機(jī)非金屬材料科學(xué)與工程、硅酸鹽材料科學(xué)與工程專業(yè)的教學(xué)參考用書，也可供從事水泥和制品生產(chǎn)、科研、設(shè)計(jì)以及磷化工企業(yè)的有關(guān)工程技術(shù)人員閱讀參考。

1緒論

1.1過硫磷石膏礦渣水泥與混凝土的定義

1.2研發(fā)背景

1.3磷石膏應(yīng)用概況

1.4研發(fā)目的與意義

2原料

2.1磷石膏

2.2礦渣粉

2.3硅酸鹽水泥熟料

2.4鋼渣2.5減水劑

2.6細(xì)骨料

2.7粗骨料

3過硫磷石膏礦渣水泥組成與制備

3.1基本組成的設(shè)計(jì)

3.2堿性激發(fā)劑摻量的影響

3.3其他組分摻量的影響

3.4粉磨細(xì)度的影響

3.5磷石膏品質(zhì)的影響

3.6減水劑的使用

3.7磷石膏的改性

3.8過硫磷石膏礦渣水泥及制品生產(chǎn)工藝流程

4過硫磷石膏礦渣水泥的水化硬化

4.1過硫磷石膏礦渣水泥的水化產(chǎn)物與水化過程

4.2過硫磷石膏礦渣水泥水化的影響因素

4.3過硫磷石膏礦渣水泥的硬化漿體結(jié)構(gòu)5過硫磷石膏礦渣水泥的性能

5.1長期強(qiáng)度

5.2體積穩(wěn)定性

5.3耐水性

5.4抗硫酸鹽性能

5.5抗凍性

5.6耐高溫性能

5.7與硅酸鹽水泥的相腐性

5.8抗碳化性能

5.9抗鋼筋銹蝕性能

6過硫磷石膏礦渣水泥混凝土

6.1過硫磷石膏礦渣水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)

6.2過硫磷石膏礦渣水泥混凝土的性能

6.3過硫磷石膏礦渣水泥混凝土微觀結(jié)構(gòu)

7質(zhì)量控制與技術(shù)要求

7.1質(zhì)量控制

7.2過硫磷石膏礦渣水泥混凝土技術(shù)要求

8過硫磷石膏礦渣水泥混凝土及制品的生產(chǎn)

8.1主要工藝設(shè)備

8.2物料儲存期

8.3工藝流程簡述

9過硫磷石膏礦渣水泥的應(yīng)用前景

9.1礦山尾砂膠結(jié)劑

9.2水泥制品

9.3道路工程

9.4水工混凝土

9.5鋼管混凝土

9.6固廢堆石混凝土

附錄

過硫磷石膏礦渣水泥與混凝土(國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)資助課題)

作者:978-7-5629-4826-1

出版時(shí)間:2015-02-01

出版社:武漢理工大學(xué)版社

ISBN:978-7-5629-4826-1

版次:1 頁數(shù):282 開本:16

磷石膏是一種粉狀材料，幾乎沒有可塑性，主要成分是CaS04·2H20和Na2SiF6。由于磷石膏中殘存有磷酸、硫酸和氫氟酸，所以它被認(rèn)為是一種酸性副產(chǎn)品(pH<3)。磷石膏中含有25％~30％的自由水，磷石膏的垂直滲透系數(shù)為2×10-5~1×10-3。不同來源的磷石膏中自由水的含量差異較大，這取決于磷石膏的堆放方式和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件。磷石膏的溶解度取決于其溶液的pH，它在4．1g／L的鹽水中有很高的溶解度。顆粒磷石膏的密度為2．27-2．40g/cm3，塊狀磷石膏的密度為0．9-1．7g／cm。

從形態(tài)上看，磷石膏主要以顆粒形式存在，其顆粒半徑為0．045~0．250mm，這取決于磷礦石的來源和磷酸的生產(chǎn)條件。

磷石膏的主要成分是CaO、硫酸(以S03表示)、Si02、A1203、Fe203、P205和F。

此外，在一些磷石膏中含有痕量的砷、銀、鋇、鎘、鉻、鉛、汞和硒等元素。磷石膏還含有Ag、Au、Cd、Se、Sr等一些地球上的稀有元素。

磷石膏中還含有鐳族元素，這是由于自然界中磷礦石中含有大量的鐳族元素。由于磷礦石的來源不同，不同來源的磷石膏中放射性元素含量最高相差60倍。磷石膏中含量最高的放射性元素是226Ra，一些學(xué)者報(bào)道了磷石膏中還含有238U和210po。

無論是國內(nèi)還是國外，磷石膏資源化利用情況都不令人滿意。全世界磷石膏的有效利用率僅為4.5％左右，也就是說全世界每年得到綜合利用的磷石膏只有12.6Mt。日本、韓國和德國等發(fā)達(dá)國家磷石膏的利用率相對高一些。以日本為例，由于日本國內(nèi)缺乏天然石膏資源，磷石膏有效利用率達(dá)到90％以上，其中的75％左右用于生產(chǎn)熟石膏粉和石膏板。其他不發(fā)達(dá)國家磷石膏的利用率相對很低，一般以直接排放(拋棄)為主。

到2011年底，中國已累計(jì)堆積了超過3億噸磷石膏。 而中國磷石膏的有效利用率不足10％，距國家“十一五”規(guī)劃工業(yè)固體廢物綜合利用率達(dá)到60％的目標(biāo)尚有較大差距。主要用于建材制品、土壤改良劑、水泥緩凝劑、化工原料等方面。

2013年，國家發(fā)改委為磷石膏的綜合利用提出了到2015年綜合利用率達(dá)到30%的目標(biāo)；在《工業(yè)副產(chǎn)石膏綜合利用指導(dǎo)意見》中，工業(yè)和信息化部則提出了到2015年底，磷石膏綜合利用率由目前的20%提高到40%。