磷石膏在緩凝水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用

郝長(zhǎng)青 劉文生 袁文英 崔秀娥

（1.河北金牛化工股份公司，滄州 061018；2.河北滄州天祥醫(yī)藥有限公司，滄州 061000）

0 引 言

磷石膏是磷肥廠、磷酸廠排放的固體廢棄物，主要成分為二水石膏(CaSO4·2H2O)和半水石膏(CaSO4·?H2O)，以二水石膏居多，粉末狀，一般含有20%的水分，含有少量的游離酸、氟化物。無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)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，一般以直接排放（拋棄）為主。

隨著高速公路現(xiàn)代化建設(shè)快速發(fā)展，水泥混凝土路面已經(jīng)成為道路建設(shè)方向之一。但由于道路施工中拌料、鋪平、壓實(shí)等工藝時(shí)間較長(zhǎng)，施工要求水泥初凝時(shí)間大于4小時(shí)，終凝時(shí)間不小于6小時(shí)，因此水泥混凝土路面施工應(yīng)采用緩凝水泥或采用緩凝性外加劑。由于緩凝水泥自身的特性及其在生產(chǎn)組織中的諸多不便，因而水泥廠一般不愿生產(chǎn)該種水泥。但鑒于水泥市場(chǎng)和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的需求，為了完成公司下達(dá)的生產(chǎn)和銷售任務(wù)，尋求新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，我們積極試驗(yàn)開發(fā)產(chǎn)品新品種，用磷石膏研制PC32.5緩凝水泥，以拓展銷售渠道和銷售區(qū)域。使用磷石膏替代緩凝劑生產(chǎn)緩凝水泥，節(jié)約了自然資源，降低了制造成本。而且變廢為寶，減少了環(huán)境污染，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，且易于推廣，應(yīng)用價(jià)值較高。

1 小磨實(shí)驗(yàn)

1.1 小磨實(shí)驗(yàn)進(jìn)程

2012年5月，我們對(duì)滄州渤海磷肥有限公司的磷石膏進(jìn)行取樣分析，根據(jù)其分析數(shù)據(jù)完全可以應(yīng)用于水泥生產(chǎn)。磷石膏的性能見表1。

2012年6月進(jìn)行小磨實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過對(duì)比分析，為大磨生產(chǎn)提供有力依據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

分別摻加70%礦粉后質(zhì)量變化情況見表3。

表1 磷石膏的性能

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 分別摻加70%礦粉后質(zhì)量變化情況

1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過近10天十幾組樣品小磨試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，磷石膏具有明顯的調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的作用，且隨摻量的增加，初凝、終凝時(shí)間均有延長(zhǎng)，但強(qiáng)度有一定降低。我們最終確定了在確保水泥質(zhì)量穩(wěn)定控制前提下的磷石膏的摻加比例，并制取了30kg樣品分別送需求客戶處試驗(yàn)確認(rèn)，配比能夠完全滿足客戶的使用要求。

2 大磨生產(chǎn)

根據(jù)小磨實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們制定大磨生產(chǎn)計(jì)劃，開始在生產(chǎn)中探索使用。水泥生產(chǎn)配比方案見表4。

表4 水泥生產(chǎn)配比方案

結(jié)合強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間等因素綜合考慮，摻加5.5%～6%磷石膏的凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，且強(qiáng)度等指標(biāo)均滿足緩凝水泥的質(zhì)量要求，所以我們確定緩凝水泥的最佳摻量為6%左右。當(dāng)然根據(jù)不同客戶施工要求，我們可以適當(dāng)調(diào)整磷石膏的摻加比例，以滿足客戶需求。

3 磷石膏使用中的問題

進(jìn)廠磷石膏水分較高，一般都大于14%，因此在生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)粘結(jié)和堵塞現(xiàn)象，從而導(dǎo)致下料不暢，SO3波動(dòng)，造成水泥質(zhì)量問題。為此必須對(duì)進(jìn)廠磷石膏進(jìn)行攤曬，使水分進(jìn)一步降低，攤曬后入防雨棚內(nèi)存放。所有下料倉錐部都設(shè)計(jì)改造成大于65°；在下料口處裝10mm防粘耐磨超高分子聚乙烯塑料板，從而增加脫硫石膏下料速度，其它倉壁及皮帶下料溜槽處都加塑料板，在料倉錐部加倉壁振動(dòng)器。此外，將磷石膏與新鮮熱爐渣拌合，或與干鹽泥混合使用，配料計(jì)量下料將更加順暢。

磷石膏使用裝置同脫硫石膏使用裝置，見圖1。

圖1 磷石膏使用裝置

嚴(yán)格控制進(jìn)廠磷石膏中P2O5含量，因P2O5含量過高，會(huì)引起水泥凝結(jié)時(shí)間過長(zhǎng)，強(qiáng)度大幅下降，因此P2O5含量必須控制在0.3%～0.5%。

4 經(jīng)濟(jì)效益

試驗(yàn)成功后，不僅減少了資源的消耗，而且可以消耗工業(yè)廢渣——磷石膏，降低了生產(chǎn)成本，減輕了環(huán)境污染，達(dá)到了環(huán)保節(jié)能的目的。噸水泥降低成本見表5。

表5 噸水泥降低成本

按每年生產(chǎn)10萬噸緩凝水泥，每年可為企業(yè)帶來直接經(jīng)濟(jì)效益200萬元以上，成為企業(yè)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，特別是在水泥行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨劇烈的今天，為進(jìn)一步開展精細(xì)化管理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

用磷石膏替代緩凝劑在大磨生產(chǎn)緩凝水泥，工藝順暢，產(chǎn)品符合要求且性能穩(wěn)定。通過技術(shù)措施，磷石膏能穩(wěn)定、均勻、連續(xù)下料，確保水泥中SO3含量的有效控制。使用磷石膏替代緩凝劑生產(chǎn)緩凝水泥，節(jié)約了自然資源，降低了制造成本。而且變廢為寶，減少了環(huán)境污染，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，且易于推廣，應(yīng)用價(jià)值較高。