球磨时间对磷石膏基胶凝材料性能影响研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0681

摘要/Abstract

摘要：

以原状磷石膏为研究对象，在用热重分析与相组成分析技术探究磷石膏脱水温度与时间的基础上，研究了球磨时间对原状磷石膏粒径大小及分布、磷石膏硬化体以及磷石膏-水泥胶结料性能的影响。原状磷石膏脱水温度为130 ℃、脱水时间为60 min。在0~20 min，延长球磨时间可以有效降低磷石膏-水泥胶结料的流动度，缩短凝结时间，磷石膏硬化体以及磷石膏-水泥胶结料的力学强度先提高后降低。最优球磨时间为15 min，此时原状磷石膏粒径约为29 μm；所得的磷石膏-水泥胶结料具有较好的力学性能和耐水性能。

关键词: 热处理, 球磨时间, 磷石膏, 粒径分布, 力学性能

Abstract:

Taking undisturbed phosphogypsum as the research object，on the basis of exploring the dehydration temperature and time of phosphogypsum by thermogravimetric analysis and phase composition analysis，the effect of grinding time on the size and distribution of intact phosphogypsum，hardened phosphogypsum and properties of phosphogypsum?cement binder was studied.The dehydration temperature was 130 ℃ and the dehydration time was 60 min of original phosphogypsum.In 0~20 min，the fluidity of phosphogypsum cement cements could be reduced effectively by prolonging the grinding time，and the setting time could be effectively shortened.The mechanical strength of phosphogypsum hardened body and phosphogypsum?cement increased firstly and then decreased.The optimal grinding time was 15 min，and the particle size of the original phosphogypsum was about 29 μm.The obtained phosphogypsum cement binder had better mechanical properties and its water resistance was improved.

Key words: heat treatment, grinding time, phosphogypsum, particle size distribution, mechanical property

中图分类号:

TQ126.3

许晴莹,杨鼎宜,吕伟,李想,钱云峰,杜保聪. 球磨时间对磷石膏基胶凝材料性能影响研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(5): 101-108.

XU Qingying,YANG Dingyi,LÜ Wei,LI Xiang,QIAN Yunfeng,DU Baocong. Effect of grinding time on properties of phosphogypsum based cementitious materials[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2022, 54(5): 101-108.

图/表 14

表1

表2

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参考文献 20

1	马保国，胡鹏辉，苏英，等.磷建筑石膏的凝结时间与强度调控研究［J］.硅酸盐通报，2019，38（10）：3047-3053.
	MA Baoguo， HU Penghui， SU Ying，et al.Study on setting time and strength control of phosphorus building gypsum［J］.Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2019，38（10）：3047-3053.
2	陈金文，易芸，张慧，等.蒸压参数与杂质对磷石膏制备α-半水石膏的影响［J］.无机盐工业，2022，54（3）：91-96.
	CHEN Jinwen， YI Yun， ZHANG Hui，et al.Effect of autoclave parameters and impurities on preparation of α-hemihydrate gypsum from phosphogypsum［J］.Inorganic Chemicals Industry，2022，54（3）：91-96.
3	马高飞，杨培发.磷石膏综合处理途径分析［J］.化肥设计，2018，56（3）：42-45.
	MA Gaofei， YANG Peifa.Analysis on comprehensive treatment approaches of phosphorus gypsum［J］.Chemical Fertilizer Design，2018，56（3）：42-45.
4	叶学东.2019年我国磷石膏利用现状及形势分析［J］.磷肥与复肥，2020，35（7）：1-3.
	YE Xuedong.Status and situation analysis of phosphogypsum utilization in China in 2019［J］.Phosphate & Compound Fertilizer，2020，35（7）：1-3.
5	李兵兵，李建锡，陈思功，等.磷石膏制备轻质墙体材料试验研究［J］.硅酸盐通报，2012，31（2）：362-365，376.
	LI Bingbing， LI Jianxi， CHEN Sigong，et al.Experimental study on lightweight mural material with phosphogypsum［J］.Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2012，31（2）：362-365，376.
6	沈燕.利用磷石膏制备高硫型贝利特硫铝酸盐水泥的研究［D］.重庆：重庆大学，2015.
	SHEN Yan.Synthesis of sulfate⁃rich belite sulfoaluminate cement with phosphogypsum［D］.Chongqing：Chongqing University，2015.
7	李展，陈江，张覃，等.磷石膏中磷、氟杂质的脱除研究［J］.矿物学报，2020，40（5）：639-646.
	LI Zhan， CHEN Jiang， ZHANG Qin，et al.A study on the removal of phosphorus and fluorine impurities from phosphogypsum［J］.Acta Mineralogica Sinica，2020，40（5）：639-646.
8	SINGH M.Effect of phosphatic and fluoride impurities of phosphogypsum on the properties of selenite plaster［J］.Cement and Concrete Research，2003，33（9）：1363-1369.
9	罗双，付汝宾，孔德文，等.掺合料对磷石膏基复合胶凝材料耐水性及强度的影响综述［J］.无机盐工业，2020，52（11）：6-11.
	LUO Shuang， FU Rubin， KONG Dewen，et al.Summary on effects of admixtures on water resistance and strength of phosphogypsum⁃based composite cementitious materials［J］.Inorganic Chemicals Industry，2020，52（11）：6-11.
10	SINGH M， GARG M， VERMA C L，et al.An improved process for the purification of phosphogypsum［J］.Construction and Building Materials，1996，10（8）：597-600.
11	吴明伟，刘子瑜，全思臣.磷石膏筛分法、炒制法预处理新工艺研究［J］.科学技术与工程，2016，16（22）：254-258.
	WU Mingwei， LIU Ziyu， QUAN Sichen.Study on the sieving me⁃
	thod and parching procedure pretreatment technology of phosphogypsum［J］.Science Technology and Engineering，2016，16（22）：254-258.
12	DONG Faqin， HUANG Zheyuan， TAN Hongbin，et al.Effect of additives on calcium sulfate hemihydrate whiskers morphology from calcium sulfate dehydrate and phosphogypsum［J］.Materials and Manufacturing Processes，2016，31（15）：2037-2043.
13	代典，余学军，潘志权.浮选-化学法联用处理磷石膏制备高纯石膏［J］.非金属矿，2020，43（1）：44-48.
	DAI Dian， YU Xuejun， PAN Zhiquan.Flotation⁃chemical method for treating high⁃purity gypsum with phosphogypsum［J］.Non⁃Metallic Mines，2020，43（1）：44-48.
14	彭家惠，张建新，彭志辉，等.磷石膏颗粒级配、结构与性能研究［J］.武汉理工大学学报，2001，23（1）：6-11.
	PENG Jiahui， ZHANG Jianxin， PENG Zhihui，et al.Study on the grading，microstructure and property of phosphogypsum［J］.Journal of Wuhan University of Technology，2001，23（1）：6-11.
15	陈红霞，冯菊莲，王霞，等.粉磨对脱硫石膏性能的影响［J］.新型建筑材料，2008，35（10）：9-11.
	CHEN Hongxia， FENG Julian， WANG Xia，et al.Effect of grinding time on property of FGD gypsum［J］.New Building Materials，2008，35（10）：9-11.
16	刘佳，黄滔，邱峰，等.球磨对磷石膏物理性能的影响［C］∥2011中国建筑材料联合会石膏建材分会第二届年会暨第六届全国石膏技术交流大会及展览会论文集.北京：中国建筑材料联合会石膏建材分会，2011：172-177.
	LIU Jia， HUANG Tao， QIU Feng，et al.Influence of ball milling on physical properties of phosphogypsum［C］∥The Second Annual Meeting of 2011 China Building Materials Federation Gypsum Building Materials Branch and the Sixth National Gypsum
	Technology Exchange Conference and Exhibition Proceedings.Beiging：Gypsum Assocication of China Materials Fed，2011：172-177.
17	李箫，王莹，万惠文，等.磷石膏制建筑石膏的试验研究［J］.武汉理工大学学报，2015，37（12）：40-46.
	LI Xiao， WANG Ying， WAN Huiwen，et al.Experimental study on the gypsum preparation by the phosphogypsum［J］.Journal of Wuhan University of Technology，2015，37（12）：40-46.
18	何玉鑫，华苏东，姚晓，等.磷石膏-矿渣基胶凝材料的制备及其性能研究［J］.无机盐工业，2012，44（10）：21-23.
	HE Yuxin， HUA Sudong， YAO Xiao，et al.Study on preparation of phosphogypsum⁃slag⁃based cementing material and performanc
	thereof［J］.Inorganic Chemicals Industry，2012，44（10）：21-23.
19	贺行洋，代飞，苏英，等.磷石膏-水泥-矿粉复合材料的性能研究［J］.硅酸盐通报，2017，36（8）：2673-2677.
	HE Xingyang， DAI Fei， SU Ying，et al.Properties of phosphogyps⁃
	um-Portland cement⁃slag composites［J］.Bulletin of the Chinese
	Ceramic Society，2017，36（8）：2673-2677.
20	陈燕，岳文海，董若兰.石膏建筑材料［M］.2版.北京：中国建材工业出版社，2012.
	CHEN Yan， YUE Wenhai， DONG Ruolan.Gypsum building material［M］.2nd.Beijing：China Building Materials Industry Press，2012.

	w（磷石膏）/%	w（水泥）/%	水胶比（m_水∶m_胶）
磷石膏硬化体	100	0	0.85
磷石膏-水泥胶结料	50	50	0.60

时间/ min	w（CaSO₄· 2H₂O）/%	w（CaSO₄· 1/2H₂O）/%	w（CaSO₄）/ %	w（其他）/ %
0	87.6	2.4	0.0	10.0
30	60.4	18.2	11.3	10.1
40	53.1	22.6	13.2	11.1
50	42.3	31.2	15.6	10.9
60	25.7	49.5	16.2	8.6
70	24.2	42.3	22.1	11.4
80	21.1	40.7	28.6	9.6
90	19.5	37.6	33.3	9.6
100	16.2	34.3	38.4	11.1
110	14.6	30.5	44.2	10.7
120	13.4	28.2	47.1	11.3

时间/ min	w（CaSO₄· 2H₂O）/%	w（CaSO₄· 1/2H₂O）/%	w（CaSO₄）/ %	w（其他）/ %
0	87.6	2.4	0.0	10.0
30	48.4	29.5	12.2	9.9
40	40.2	34.6	15.1	10.1
50	28.4	43.1	18.7	9.8
60	10.5	60.5	20.2	8.8
70	10.1	53.1	25.5	11.3
80	8.3	49.4	31.8	10.5
90	9.1	27.7	50.5	12.7
100	8.2	20.3	58.5	13.0
110	4.4	20.2	62.8	12.6
120	2.1	12.7	74.6	10.6

球磨时间/min	中位径/μm	球磨时间/min	中位径/μm
0	90.75	15	29.69
5	58.02	20	17.15
10	49.89

球磨时间/ min	初凝时间/ s	终凝时间/ s	比表面积/（m²·kg^-1）
0	470	940	92
5	390	820	235
10	325	515	351
15	285	470	501
20	245	400	741

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