磷石膏在緩凝水泥生產中的應用

郝長青 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。無論是國內還是國外，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。

隨著高速公路現代化建設快速發展，水泥混凝土路面已經成為道路建設方向之一。但由于道路施工中拌料、鋪平、壓實等工藝時間較長，施工要求水泥初凝時間大于4小時，終凝時間不小于6小時，因此水泥混凝土路面施工應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組織中的諸多不便，因而水泥廠一般不愿生產該種水泥。但鑒于水泥市場和行業競爭的需求，為了完成公司下達的生產和銷售任務，尋求新的利潤增長點，我們積極試驗開發產品新品種，用磷石膏研制PC32.5緩凝水泥，以拓展銷售渠道和銷售區域。使用磷石膏替代緩凝劑生產緩凝水泥，節約了自然資源，降低了制造成本。而且變廢為寶，減少了環境污染，具有一定的經濟效益和社會效益，且易于推廣，應用價值較高。

1 小磨實驗

1.1 小磨實驗進程

2012年5月，我們對滄州渤海磷肥有限公司的磷石膏進行取樣分析，根據其分析數據完全可以應用于水泥生產。磷石膏的性能見表1。

2012年6月進行小磨實驗，經過對比分析，為大磨生產提供有力依據。實驗數據見表2。

分別摻加70%礦粉后質量變化情況見表3。

表1 磷石膏的性能

表2 實驗數據

表3 分別摻加70%礦粉后質量變化情況

1.2 實驗結果

經過近10天十幾組樣品小磨試驗，并對試驗檢測數據分析，磷石膏具有明顯的調節凝結時間的作用，且隨摻量的增加，初凝、終凝時間均有延長，但強度有一定降低。我們最終確定了在確保水泥質量穩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確認，配比能夠完全滿足客戶的使用要求。

2 大磨生產

根據小磨實驗結果，我們制定大磨生產計劃，開始在生產中探索使用。水泥生產配比方案見表4。

表4 水泥生產配比方案

結合強度和凝結時間等因素綜合考慮，摻加5.5%～6%磷石膏的凝結時間較長，且強度等指標均滿足緩凝水泥的質量要求，所以我們確定緩凝水泥的最佳摻量為6%左右。當然根據不同客戶施工要求，我們可以適當調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

進廠磷石膏水分較高，一般都大于14%，因此在生產過程中易出現粘結和堵塞現象，從而導致下料不暢，SO3波動，造成水泥質量問題。為此必須對進廠磷石膏進行攤曬，使水分進一步降低，攤曬后入防雨棚內存放。所有下料倉錐部都設計改造成大于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

嚴格控制進廠磷石膏中P2O5含量，因P2O5含量過高，會引起水泥凝結時間過長，強度大幅下降，因此P2O5含量必須控制在0.3%～0.5%。

4 經濟效益

試驗成功后，不僅減少了資源的消耗，而且可以消耗工業廢渣——磷石膏，降低了生產成本，減輕了環境污染，達到了環保節能的目的。噸水泥降低成本見表5。

表5 噸水泥降低成本

按每年生產10萬噸緩凝水泥，每年可為企業帶來直接經濟效益200萬元以上，成為企業新的利潤增長點，特別是在水泥行業競爭日趨劇烈的今天，為進一步開展精細化管理奠定了堅實的基礎。

5 結束語

用磷石膏替代緩凝劑在大磨生產緩凝水泥，工藝順暢，產品符合要求且性能穩定。通過技術措施，磷石膏能穩定、均勻、連續下料，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緩凝水泥，節約了自然資源，降低了制造成本。而且變廢為寶，減少了環境污染，具有一定的經濟效益和社會效益，且易于推廣，應用價值較高。