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磷石膏中微量组分对水泥熟料烧制及性能的影响

作　者: 付廷栋
导　师: 宁平
学　校: 昆明理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 磷石膏水泥熟料微量元素矿化剂石膏建材
分类号: TQ177.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

磷石膏是湿法磷酸生产时排出的固体废弃物。我国的磷石膏年排放量约1000万吨,并且以每年15%的速率增长。随着磷化工业的发展,磷石膏排放量逐年增长,未经处理的磷石膏不仅占用土地、污染地表水、浪费大量资源,更带来严重的环境污染和安全隐患。磷石膏资源化成效已经成为磷肥行业能否可持续发展的关键问题。磷石膏分解制酸联产水泥技术是实现磷石膏无害化利用的最具潜力的途径之—。本文系统地研究了微量元素F、P, Al、Fe对水泥熟料的合成及性能的影响规律,并用差热-热重(DTA-TG)、x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段对其烧制温度、力学性能、熟料的组成结构进行了分析研究。主要研究成果如下：(1)微量元素对煅烧温度的影响改变磷石膏中氧化铝、氧化铁、五氧化二磷、氟等的含量,磷石膏的热分析曲线基本形状不变。氧化铁、五氧化二磷、氟含量增大,能使磷石膏的分解反应温度降低、失重率增大,而氧化铝含量增大,会使失重率降低。(2)微量元素对熟料性能的影响在磷石膏中掺入CaF2,能降低CaSO4的分解温度,有利于熟料的烧结,CaF2起到了矿化剂的作用,其最佳掺量为2%。当CaF2掺量为2%时,各龄期抗压强度都有所提高。五氧化二磷含量为0%-0.6%时,熟料的早期和后期强度均较高,五氧化二磷含量0.6%时达到最高。随着氧化铁含量的增加,水泥的早期强度变化不大,但对后期强度的影响较大。随着氧化铝含量的增加,水泥的早期强度相对较高,但后期强度偏低。(3)固体产物表征分析采用X射线衍射(XRD)物相分析以及SEM扫描电镜分析两种表征手段对产物进行分析,结果表明,煅烧后的磷石膏形貌发生了变化,磷石膏中二水石膏晶体遭到了破坏,并有反应生成的集合体存在,有助于磷石膏固化体强度的提高。

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摘要 4-5Abstract 5-7目录 7-9第一章文献综述 9-29 1.1 磷石膏的产生及其危害 9-10 1.1.1 磷石膏的产生 9 1.1.2 磷石膏的危害及堆存现状 9-10 1.2 磷石膏的综合利用 10-19 1.2.1 磷石膏在建材业的应用 10-14 1.2.2 磷石膏在水泥工业上的应用 14-16 1.2.3 磷石膏在化工行业上的应用 16-18 1.2.4 磷石膏在农业上的应用 18-19 1.3 磷石膏制硫酸联产水泥的研究现状 19-24 1.3.1 磷石膏制硫酸联产水泥的国外研究现状 19-22 1.3.2 磷石膏制硫酸联产水泥的国内研究现状 22-24 1.4 磷石膏制硫酸联产水泥的生产工艺指标及流程 24-28 1.4.1 生产原料要求 24-25 1.4.2 生产工艺指标 25-26 1.4.3 生产工艺流程 26-28 1.5 磷石膏制硫酸联产水泥存在的问题 28-29第二章研究内容及试验方法 29-37 2.1 试验设计 29-32 2.1.1 试验原料 29-31 2.1.2 实验设备 31-32 2.1.3 试验步骤 32 2.2 研究的主要内容 32-33 2.3 主要测试手段及测试方法 33-35 2.4 研究的目的及意义 35-36 2.5 研究的创新点 36-37第三章微量组分对磷石膏分解温度的影响 37-47 3.1 试验原料的预处理 37 3.2 试验仪器 37 3.3 试验条件 37-38 3.4 热分析实验 38-46 3.4.1 磷石膏热分析试验 38-39 3.4.2 氧化铝对磷石膏分解影响的热分析实验 39-41 3.4.3 氧化铁对磷石膏分解影响的热分析实验 41-43 3.4.4 五氧化二磷对磷石膏分解影响的热分析实验 43-44 3.4.5 氟对磷石膏分解影响的热分析实验 44-46 3.5 本章小结 46-47第四章微量组分对熟料性能的影响 47-59 4.1 生料配比及熟料烧制 47-48 4.2 氟对水泥性能的影响 48-49 4.3 五氧化二磷对水泥性能的影响 49-51 4.4 氧化铁对水泥性能的影响 51-53 4.5 氧化铝对水泥性能的影响 53-56 4.6 熟料性能 56-57 4.7 本章小结 57-59第五章高硫煤还原分解磷石膏的表征研究 59-64 5.1 XRD物相分析 59-61 5.1.1 XRD物相分析概述 59 5.1.2 实验仪器及条件 59 5.1.3 XRD物相分析 59-61 5.2 SEM扫描电镜分析 61 5.2.1 SEM扫描电镜分析概述 61 5.2.2 实验仪器及条件 61 5.3 SEM扫描电镜分析 61-63 5.4 本章小结 63-64第六章结论和建议 64-67 6.1 结论 64-65 6.2 建议 65-67致谢 67-69参考文献 69-74附录A 攻读硕士学位期间发表的论文 74-75附录B 攻读硕士学位期间所申请的专利及参与的科研项目 75-76

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