磷石膏是濕法制磷酸產(chǎn)生的一種固體廢棄物,其主要化學(xué)成分是二水石膏。我國(guó)磷石膏年排放量超過80Mt。目前,其主要資源化途徑是在建材方面應(yīng)用,但是磷石膏中的可溶性雜質(zhì)使其制備的建筑材料性能降低,對(duì)磷石膏雜質(zhì)的處理不僅增加了利用成本,而且雜質(zhì)不能完全去除,最終導(dǎo)致磷石膏的利用率很低。磷石膏制備貝利特-硫鋁酸鹽水泥熟料時(shí),磷石膏中的雜質(zhì)可作為礦化劑,促進(jìn)水泥熟料礦物的形成,這使得雜質(zhì)成為貝利特-硫鋁酸鹽水泥熟料制備的一個(gè)有利因素,但磷石膏利用率還很低。本文通過引入硫硅酸鈣礦物至貝利特-硫鋁酸鹽水泥中,尋找一種全新的水泥體系—硫硅酸鈣-硫鋁酸鹽水泥,提高磷石膏的利用率。研究圍繞以下兩個(gè)方面展開:（1）直接利用磷石膏制備硫硅酸鈣-硫鋁酸鹽水泥。研究如何實(shí)現(xiàn)硫鋁酸鈣和硫硅酸鈣的低溫共存、水泥熟料燒成工藝制度以及水泥性能。（2）磷石膏分解制備硫硅酸鈣-硫鋁酸鹽水泥。磷石膏分解產(chǎn)生的氧化鈣可以取代石灰石,實(shí)現(xiàn)磷石膏在硫硅酸鈣-硫鋁酸鹽水泥熟料制備中的最大化利用。研究水泥生料中磷石膏在還原氣氛階段分解的影響因素,使磷石膏分解產(chǎn)生的氧化鈣和未分解的磷石膏滿足水泥熟料礦物形成的需求,重點(diǎn)研究磷石膏分解導(dǎo)致的磷... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

015年磷石膏主要排放國(guó)家（前15）及其排放量所占的比例Fig.1.1Theproportionofphosphogypsumemissionofthecountries(top15)in2015

圖 1.3 貝利特礦物晶型轉(zhuǎn)化圖Fig. 1.3 Crystal structure transformation of belite快速冷卻是在貝利特-硫鋁酸鹽水泥熟料煅燒結(jié)束后采取急冷的方式，使得貝利特礦物來不及原子的重新排列，從而獲得高溫態(tài)晶型的貝利特礦物[72-76]。研究結(jié)果表明，900-1300℃的范圍內(nèi)冷卻速率對(duì)貝利特活性的影響很大，當(dāng)冷卻速率大于 1000℃/s 時(shí)，水泥熟料中貝利特礦物以 ′-C2S 的形式存在，而低于這一冷卻速率時(shí)，貝利特礦物只能以 β-C2S 或 γ-C2S 的形式存在。目前工業(yè)上采用鼓風(fēng)的方式對(duì)水泥熟料進(jìn)行冷卻，其冷卻速率僅為 150-300℃/s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到穩(wěn)定 ′-C2S 的要求，因此，該活化貝利特礦物的方式未能在水泥的規(guī)�；a(chǎn)中得到應(yīng)用。機(jī)械活化是把水泥粉磨的更細(xì)，通過增加貝利特礦物顆粒的表面能, 提高貝利特的水化反應(yīng)活性[77-78]。在粉磨過程中，由于受到機(jī)械力的作用，貝利特礦物尺寸微細(xì)化和比表面積增大，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生晶格畸變，晶體無定型化，表面自由能大增，最終使得貝利特礦物水化活性提高[79]。呂輝等[79]通過延長(zhǎng)粉磨時(shí)間，對(duì)貝利特礦物進(jìn)行了活化。研究發(fā)現(xiàn)，貝利特礦物在機(jī)械力作用下，晶胞參數(shù)發(fā)生改

研究的報(bào)道比較少。沈燕[84]合成了純度為 85.04%的的貝利特礦物，將合成的硫硅酸鈣礦物摻加到貝利特顯示，硫硅酸鈣礦物可提高水泥的后期抗壓強(qiáng)度。將-硫鋁酸鹽水泥熟料中，部分或全部取代貝利特，可獲鈣-硫鋁酸鹽水泥。以往雖然已有對(duì)硫硅酸鈣礦物性質(zhì)鈣礦物獲得的困難或者獲得的硫硅酸鈣礦物純度較低性質(zhì)的研究結(jié)果仍較少。本章期望制備一種純度盡可硫硅酸鈣礦物的水化產(chǎn)物，包括通過高溫養(yǎng)護(hù)的方式活性，為我們了解硫硅酸鈣礦物性質(zhì)以及后續(xù)硫硅酸性能研究供參考。鈣礦物晶體屬正交晶系，Pnma 空間群，晶胞參數(shù)為：c=1.1081nm，Z=4[113]。硫硅酸鈣晶體是由 Ca 將孤立形成的三維空間結(jié)構(gòu)，其空間結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]貝利特活化的研究進(jìn)展[J]. 沈燕,李雪飄.  硅酸鹽通報(bào). 2018(02)
[2]預(yù)分解磷石膏制備貝利特-硫鋁酸鹽水泥[J]. 梁嬌,楚婉怡,黃永波,李鳳玲,劉娜,錢覺時(shí).  材料導(dǎo)報(bào). 2017(24)
[3]赤泥和脫硫石膏制備高貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料[J]. 夏瑞杰,朱建平,劉少雄,朱曉靜,馮春花,管學(xué)茂.  有色金屬工程. 2017(06)
[4]鈣礬石的形成與作用[J]. 錢覺時(shí),余金城,孫化強(qiáng),馬英.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2017(11)
[5]硅酸鹽水泥熟料易磨性控制方法[J]. 蔡曉波,焦敬璽.  中國(guó)水泥. 2017(08)
[6]2016年中國(guó)水泥質(zhì)量分析報(bào)告[J]. 崔健,張慶華,戴平,梁慧超,張曉明.  中國(guó)水泥. 2017(03)
[7]自粉化低碳水泥的制備及其碳化硬化性能[J]. 管學(xué)茂,邱滿,劉松輝,勾密峰.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2016(11)
[8]中國(guó)磷石膏資源化利用的展望與思考[J]. 孫志立.  硫酸工業(yè). 2016(01)
[9]快燒對(duì)磷石膏脫水相組成及膠凝性能的影響[J]. 李鳳玲,錢覺時(shí),倪小琴,張超,林洲.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2015(05)
[10]熟料礦物對(duì)易磨性的影響研究[J]. 張芳.  企業(yè)科技與發(fā)展. 2014(06)

博士論文
[1]堿金屬硫酸鹽對(duì)硅酸鹽水泥早期水化硬化的影響[D]. 馬英.重慶大學(xué) 2017
[2]水泥漿體水化產(chǎn)物的非等溫?zé)岱纸夥磻?yīng)動(dòng)力學(xué)及理論研究[D]. 何小芳.東南大學(xué) 2016
[3]利用磷石膏制備高硫型貝利特硫鋁酸鹽水泥的研究[D]. 沈燕.重慶大學(xué) 2015
[4]高貝利特硫鋁酸鹽水泥的研究[D]. 李娟.武漢理工大學(xué) 2013

碩士論文
[1]磷石膏分段分解制備貝利特—硫鋁酸鹽水泥研究[D]. 劉娜.重慶大學(xué) 2017
[2]磷石膏兩步法分解制備氧化鈣及機(jī)理研究[D]. 晏曉丹.昆明理工大學(xué) 2015
[3]磷石膏中的磷和氟對(duì)硅酸鹽水泥水化影響的機(jī)理研究[D]. 孫正.武漢理工大學(xué) 2010
[4]磷石膏碳熱分解性能及工藝研究[D]. 舒藝周.昆明理工大學(xué) 2010
[5]磷石膏分解特性的研究[D]. 應(yīng)國(guó)量.武漢理工大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3232191