(中國粉體技術網/遠志)磷石膏是生產磷肥時產生的工業固體廢棄物, 主要成份為二水硫鈣。生產磷肥的主要原料是磷礦石, 由于磷礦石品位的差異等原因, 隨之帶來的初終凝時間、水溶性, 水溶性的質量分數都有較大波動, 從而影響石膏砲塊密度和強度指標的異動。這為磷石膏資源綜合利用于生產石膏建材的工藝技術帶來了較大的困難。
中國環境科學研究院固體所對全國家磷肥企業的磷石膏化學成分分析結果見表1。
表1 磷石膏樣品化學成分

由上表可知:1)磷石膏的二水硫酸鈣含量從49.8%到96.4%不等,一般相差在15%,最大達42%;2)磷石膏的主要雜質是氟化物和P2O5, 氟化物含量髙達2.04%;總P2O5最高達17.1%,可溶性P2O5最高達5.7%;3)磷石膏的pH值為1.9—6.5,呈較強的酸性。
由生產實踐可知:
磷石膏的二水硫酸鈣質量差異很大, 很難滿足建筑石膏粉標準的質量要求, 從而制約了磷石膏廢渣應用于建材市場, 它必須符合GB23456—2009《磷石膏》質量標準要求,才能生產符合磷石膏砌塊產品JC/T698—2010《石膏砌塊》質量標準要求, 所以磷石膏的質量控制非常重要。
一、磷石膏的焙燒工藝質量控制
根據中國磷石膏的質量狀況, 為使磷石膏能在石膏砌塊新型墻材的大量應用, 確保磷石膏的質量是關鍵, 它必須符合GB23456—2009《磷石膏》質量標準要求。而它的焙燒所生成的CaSO4?1/2H2O又要符合《建筑石膏粉》質量標準的要求, 才能生產出符合《石膏砌塊》的質量標準要求產品。由上可知, 磷石膏的焙燒工藝質量控制甚為關鍵。由實踐生產中我們編制了石膏焙燒的質量控制手冊, 從必要的三方面進行焙燒質量控制。
1. 煅燒前
磷石膏進場后的均化:由于磷石膏的硫酸鈣的含量不均勻(49.8%—96.4%), 自由水含量不均勻(一般10—35%), 值不均勻(1.9—6.5), 在進入鍛燒爐前必須進行均化處理,設立均化堆場。
2、焙燒工藝質量控制
① 上料時一定均勻, 勻速上料。否則會產生焙燒不均勻, 導致CaSO4?1/2H2O不均勻。
② 焙燒溫度達到750—800℃時; 使可溶性的P2O5和F基本揮發,使pH值達6—7, 才能進入下一個工藝環節, 供生產使用。它揮發的氣體用噴淋石灰水中和工藝處理可溶性氟和P2O5的含量, 經檢測, 焙燒后的建筑磷石膏粉的可溶性氟和P2O5均低于0.5%和0.8%, 達到標準的要求, 滿足建材生產要求。
③ 煅燒時跟蹤監測物理指標和三項指標必須達標準后方可, 確保CaSO4?1/2H2O含量最大。
④ 煅燒時, 跟蹤監測初終凝時間。據不同檢測數據, 調整相應焙燒工藝參數, 以滿足建筑磷石膏粉標準的相關標準要求。
3、熟石膏的陳化
熟石膏的陳化—倒倉,CaSO4?1/2H2O經過陳化,使可溶性無水石膏吸收水分轉變成半水石膏, 殘存的二水石膏繼續脫水轉變成半水石膏,使質量均勻, 進一步提升使標準稠度需水量降低。是提高石膏砌塊質量有力的保障。
二、關于磷石膏的放射性核素限量
為確保建筑材料對人身健康的安全保障,GB6566-2010規定了建筑材料放射性核素限量標準。這是一項硬標準, 否則不可用于生產磷石膏砌塊產品。
中科院對國內相關磷石膏原料的輻射指標檢測, 其輻射指標均在國標的要求內,在建筑上使用是完全安全可靠的。
三、石膏砌塊的質量控制
為確保生產石膏砌塊產品的質量, 根據《石膏砌塊》標準的規定,石膏砌塊產品除外觀質量和尺寸偏差要求外, 必須滿足如下的物理力學性能指標,即:1)表面密度;2)強度;3)軟化系數。
通過多年來的生產實踐,對實現上述三項產品質量指標有如下的認知:
1)表觀密度
①實心石膏砌塊干容重一般在1050—1100kg之間,實心石膏砌塊的表觀密度與強度成正比關系。
②石膏空心砌塊的表面密度,標準要求小于800kg/m3,這就要求石膏砌塊的空心,25%-30%。從砌塊芯棒空心構造要求看,空心率一般在25%以下, 要滿足石膏砌塊的標準要求,只有在石膏膠凝材料中適量添加輕質或發泡材料降低容重。實踐證明空心率越大, 表觀密度越小, 抗折強度越低。
2)水膏比
它是生產石膏砌塊重要的工藝參數。它與石膏漿體流動度、初終凝時間、強度、自由水的含量、防潮性能、容重等物理力學性能密切相關。石膏砌塊成型機械化和自動化的生產必須有最低的漿體流動度, 從合理的生產配合比看, 水膏比在0.8-0.75之間為宜, 它是保證石膏砌塊強度和防潮性能的關鍵。
水膏比越低, 其石膏漿體流動度越小, 初終凝時間越短, 強度也高, 自由水含量亦少, 防潮性能提高, 容重也增加。其相關物理力學性能也相應提髙。
3)石膏砌塊“ 泛霜”
磷石膏內含有少量的鉀、鈉鹽, 這些鹽類在石膏砌塊干燥時, 隨水分向砌塊表面遷移, 容易在表面“ 泛霜” 俗稱“ 長毛”,影響制品的質量,阻斷鉀、鈉鹽的“ 泛霜”非常重要,為消除上述不良現象,經多次試驗和研發,在實際生產中添加少量廉價活性外加劑即可杜絕“長毛” 現象的產生。
4)實驗室的質量管理
它是企業全面質量管理體系中重要環節,應對其予以足夠的重視。根據企業實際生產情況,應根據《石膏砌塊》標準的項目的要求,配置相應的儀器設備和專職人員,以滿足生產產品的質量控制和出廠檢驗要求。
除此之外,要明確實驗室職責范圍。跟蹤各種原材料及工藝參數的變化,及時調整相應配合比和工藝參數,以保證生產符合相關質量的產品。
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