转晶剂对不同工业石膏制备α-半水石膏的影响

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0283

摘要/Abstract

摘要：

磷石膏和脱硫石膏是堆存量最大的工业固废石膏，将其转化为半水石膏作为建筑胶凝材料是最主要的资源化利用途径。采用蒸压法制备α-半水石膏，以磷石膏和脱硫石膏为原料，天然石膏作为对照组，探究了十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、硫酸铝［Al₂（SO₄）₃］、复合转晶剂CM（硫酸铝、柠檬酸钠）对α-半水石膏晶体形貌的调控作用及其强度的影响。结果表明，于135 ℃下蒸压5 h，3种石膏均能稳定制备α-半水石膏，3种转晶剂对于半水石膏物相组成无影响，同时0.4%（质量分数）CM能够有效降低晶体的长径比；通过t检验法检测，转晶剂对脱硫石膏、天然石膏制备的α-半水石膏的抗压强度有显著性增强作用，α-半水石膏的抗压强度增加2倍以上，分别为13.59 MPa和17.45 MPa。而转晶剂对以磷石膏为原料制备的α-半水石膏的强度没有明显作用。脱硫石膏和天然石膏在0.4%CM的调控下晶体长径比降低，抗压、抗折强度显著提升，而磷石膏由于其杂质影响，转晶剂的作用效果不明显，研究结果可为工业石膏的工业化生产提供一定的理论指导。

关键词: 磷石膏, 脱硫石膏, α-半水石膏, 转晶剂, 强度

Abstract:

Phosphogypsum and desulfurization gypsum are industrial solid wastes with the largest storage capacity，and transforming them into hemihydrate gypsum as building materials is the best way for resource recycle.The α-hemihydrates gypsum was obtained by autoclave method from different industrial gypsum including desulfurized gypsum（FGD），phosphogypsum（PG） and natural gypsum（NG） as a control group.The effects of crystal modifiers including sodium dodecyl benzene sulfonate（SDBS），aluminum sulfate［Al₂（SO₄）₃］and compound crystal modifier（CM） on the morphology and strength of α-hemihydrates gypsum were investigated.The results showed that under autoclaved pressure at 135 ℃ for 5 h，α-hemihydrate gypsum could be prepared by three types of gypsum stably，three types of crystal modifiers had no impact on the phase composition of hemihydrate gypsum.0.4%CM could reduce the aspect ratio of crystals effectively.Based on T-test，the crystal modifiers had significant enhancing effect on the compression strength of α-hemihydrate gypsum prepared from FGD and NG，which was increased by more than 2 times to 13.59 MPa and 17.45 MPa，respectively.However，the strength of α-hemihydrates gypsum prepared by PG had no obvious change by adding crystal modifiers.The results exhibited that 0.4%CM could reduce the aspect ratio of crystals and improved compressive and flexural strength significantly of α-hemihydrates gypsum prepared from FGD and NG.The crystal modifier had no obvious impact on α-hemihydrates gypsum prepared from PG due to impurities.The results of the study provided a certain degree of theoretical guidance for the industrial production of different gypsum.

Key words: phosphogypsum, desulfurization gypsum, α-hemihydrates gypsum, crystal modifier, mechanical strength

中图分类号:

TQ177.3

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图/表 7

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表1

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石膏	w （SO₃）	w （CaO）	w （SiO₂）	w （P₂O₅）	w （Al₂O₃）	w （K₂O）
FGD	48.69	31.88	1.55	—	1.32	0.06
PG	39.61	32.91	11.91	1.06	0.60	0.17
NG	45.60	37.52	0.10	—	—	—
石膏	w （Fe₂O₃）	w （TiO₂）	w （MgO）	w （SrO）	w （PbO）	w （ZrO₂）	烧失量
FGD	1.69	—	1.32	—	—	—	13.49
PG	0.08	0.07	0.07	0.05	0.03	0.03	13.41
NG	0.02	—	0.02	0.02	—	—	16.72

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