磷石膏基礦井充填材料制備及其性能研究

潘祖德，劉 琦，曹 陽，陳前林，楊 敏，謝 燕

（貴州大學化學與化工學院，貴州貴陽 550025）

磷石膏是磷化工企業濕法生產磷酸的工業副產品，據統計每年磷石膏排放量高達7 500萬t，累計堆積量超過5億t［1-2］。據統計，中國磷石膏資源化利用率偏低，仍有大量的磷石膏未經任何處理直接作為固體廢棄物堆積或填埋，這不僅占用了土地資源，還污染了環境。目前，中國磷石膏利用途徑主要為水泥添加劑、筑路、充填、制作石膏板以及制作建筑石膏粉［3］。充填采礦法具有減小礦石損失率、貧化率，能有效地維護圍巖，控制地表塌陷等優點，經過多年的發展已逐漸成為綠色開采中不可替代的一部分［4］，但該方式具有充填成本高的缺點。以磷石膏作為采礦充填材料可大幅度降低充填成本，但磷石膏主要成分為二水硫酸鈣，不經熱處理不能形成凝固體，材料強度偏低。此外，磷石膏含有的少量P2O5、F-等雜質［5］，不利于材料凝結硬化和力學性能的發展。目前，磷石膏充填的主要研究方向為充填料中激發劑的研究。廖國燕［6］以磷石膏-黃磷渣為研究對象，以NaOH、CaO為激發劑，研究了激發劑種類及摻量對材料的激發效果；曹寶棟［7］以磷石膏、礦渣粉、少量水泥等為主要原料，加入少許的CaCl2、Na2SO4、NaF和水玻璃等外加劑，研究了不同外加劑對材料強度的影響，證實了摻入激發劑對改善磷石膏基充填材料性能的可行性，但磷石膏的利用率仍然偏低。

赤泥是氧化鋁在生產過程中產生的高堿性固體廢棄物，其pH分布在10.5～12.5［8］，赤泥顆粒細度較高，容易形成堿性粉塵污染周圍環境［9-10］。……