磷石膏的物化特征及其作为建筑材料的性能研究

采用化学分析、原子吸收光谱、x射线衍射、扫描电子显微镜、激光粒度仪等仪器对磷石膏的化学成分、放射性、晶体外观、粒度分布以及磷、氟、有机物等杂质含量进行了测定,分析了各项理化指标对磷石膏用于生产建材的影响.测定了采用不同的处理方式处理后的磷石膏的杂质含量,并对其作为建筑材料的性能进行了研究.结果表明:预处理后的磷石膏能作为建筑材料应用.     

二氧化硅和高岭土杂质对硫铁矿分解磷石膏的影响

:针对磷石膏资源化利用存在问题,提出了一种用硫铁矿分解磷石膏的方法. 为了实现该工艺的工业化利用,探究了磷石膏内二氧化硅和高岭土杂质对分解过程的影响. 利用Factsage7.0热力学软件,计算了FeS-CaSO₄体系在加入二氧化硅或高岭土后的平衡相图,探讨了加入杂质后可能发生的副反应. 进行了杂质对分解过程影响的实验,并对产品进行SO₃分析及XRD表征. 研究结果表明,SiO₂或高岭土的加入使得FeS和CaSO₄在低温区就能发生反应,提高了反应体系的脱硫率,促进了硫酸钙的分解,并且杂质含量越高,硫酸钙分解率越高. 该研究结果有利于硫铁矿还原分解磷石膏制备硫酸工艺的推广应用.     

共晶磷对石膏性能的影响及其作用机理

共晶磷是磷石膏中仅次于可溶磷的有害杂质,影响了磷石膏的应用性能。采用分析纯模拟共晶磷的生成条件制取共晶磷含量较高的石膏样品,经煅烧成半水石膏后加入到天然建筑石膏中,进行物理力学性能试验,并利用扫描电镜、原子吸收光谱、红外吸收光谱结合化学分析的手段,研究了共晶磷对石膏性能的影响及其作用机理。结果表明:共晶磷明显降低了建筑石膏的水化率,使二水石膏析晶过饱和度降低,晶体粗化,结构疏松,硬化体强度降低。在二水石膏煅烧成半水石膏的过程中共晶磷并没有发生变化,仍存在于石膏晶格中;在建筑石膏水化过程中,共晶磷从晶格中溶出,变成可溶性磷HPO42-溶解在浆体中,HPO42-电离出H+和PO43-,其中PO43-又迅速与溶液中大量存在的Ca2+结合,转变为难溶性Ca3(PO4)2覆盖在晶体表面,阻碍了石膏的进一步水化,从而导致硬化体强度降低,而富余的H+则导致了浆体pH值的降低。     

磷石膏颗粒级配、杂质分布对其性能影响的研究

采用激光粒度测定仪、筛分和SEM研究了磷石膏的颗粒级配和二水石膏晶体的形貌，测定了不同粒径磷石膏中杂质的种类和含量，测试了不同粒径磷石膏的性能。结果表明：磷石膏的颗粒级配、形貌与天然石膏存在明显不同，磷石膏中的杂质含量随粒径不同而存在差异。     

磷石膏颗粒级配、结构与性能研究

磷石膏的颗粒级配、结构是影响性能的重要因素.采用筛分、沉降天平分析、SEM显微结构分析,研究了磷石膏颗粒级配与二水石膏晶体形貌,测定了不同形态磷与有机物等杂质在磷石膏中分布.分析、测试了磷石膏胶结材的结构与性能.结果表明磷石膏的颗粒级配、形貌与天然石膏存在明显差异,它的颗粒级配成正态分布,二水石膏晶体粗大、均匀,以板状为主,其尺度比天然二水石膏晶体粗大.可溶磷与有机物覆盖于二水石膏晶体表面,其含量随磷石膏粒度增加而增加.粉磨使磷石膏颗粒形貌多样化,并改善颗粒级配,降低其胶结材需水量,使硬化体结构趋于密实,强度得以提高.磷石膏经过中和、粉磨预处理可制备出优等品建筑石膏.     

磷石膏/聚丙烯复合材料制备

为了将磷石膏资源化利用,将40℃下烘干处理的磷石膏与聚丙烯颗粒混合后,再添加少量液体石蜡,经过热压成型制备了磷石膏/聚丙烯复合材料.在所制备复合材料中磷石膏至少占50%以上,增大了磷石膏的消耗量;并且在材料制备工艺中磷石膏预处理方法简单易行,增加了整个制备工艺的可行性.结果表明,磷石膏/聚丙烯复合材料密度随原料中磷石膏掺量增加而增大,磷石膏掺量为50%时,视密度每立方厘米1.089克;磷石膏掺量为80%时,视密度每立方厘米1.405克.磷石膏/聚丙烯复合材料的弯曲强度随着磷石膏掺量增加而增大,磷石膏掺量为80%时弯曲强度可达14.3MPa.但所制备磷石膏/聚丙烯复合材料样品的脆性较大,拉伸强度较低,与磷石膏的掺量无明显的相关性,磷石膏掺量为70%时拉伸强度1.7MPa,适用于要求塑性变形小的场合.所制备复合材料还有另一显著特点是耐水性很好,无论原料配比如何其软化系数均在1.0以上,从而克服了一般石膏制品耐水性差的缺点.最佳成型制度为成型温度160℃,成型压力15MPa.     

磷石膏流态化分解的实验

对磷石膏在流化床中的关键过程进行了研究,针对磷石膏难于流化的特点,分别对高速流化状态下和低速振动流化状态下磷石膏的分解反应进行比较.采用正交实验法对磷石膏高速流态化分解的影响因素反应温度、CO浓度、气体流量以及反应时间进行了考察,结果发现不同条件下磷石膏的分解率均较低;进一步考察了输入一定振动能量后磷石膏的分解情况,结果发现磷石膏分解率达到近50%,且生产SO2的体积分数维持在10%以上,反应开始时高达28.27%,能较好地满足磷石膏制酸联产水泥中制酸工艺的需要.由此表明低速振动流化分解可以作为实现磷石膏窑外分解的发展方向.     

低溫陶瓷化磷石膏基复合胶凝材料研究

以磷石膏为基体原料制备高强α-半水石膏基复合材料,利用工业废渣中的激发剂来改进半水石膏的结晶性质,以消除磷石膏中磷、氟等杂质对磷石膏制品性能影响,同时激发剂使具有潜在活性的矿渣得以活化,制备的低温陶瓷化磷石膏基复合材料制品兼具陶瓷和石膏性能;SEM图片表明,制备的复合材料水化后晶体结构粗大、致密.     

黄磷脱砷工艺小试

利用分散吸附净化工艺技术脱除黄磷中的有害杂质砷，能使其含量达到３０μｇ／ｇ以下。同时，工艺过程中可获得较高的磷收率，且无其它有害杂质及金属元素引入其中，不产生环境污染。     

磷石膏制备硫酸铵的工艺

为了降低磷石膏生产造成的环境污染及资源浪费,利用磷石膏与氨水、二氧化碳的反应,制备出硫酸铵.用单因素试验法研究了氨碳摩尔比、液固摩尔比、反应时间、加入批次4个因素对磷石膏中硫酸钙转化率的影响,并得到了优化工艺参数.在室温条件下(25℃),工艺条件是氨碳摩尔比为1.15∶1,反应时间为1.5h,液固摩尔比为2.5∶1,加入批次为3次.结果表明,在优化工艺条件下磷石膏中硫酸钙最大转化率可达到99.08%,硫酸铵中氮质量含量(干基)可达到国家标准一等品指标,游离酸(硫酸)可达合格品指标.用磷石膏生产硫酸铵,不仅解决了磷石膏堆放造成的环境问题,同时也实现了硫资源的循环利用,具有潜在的社会效益和经济效益.     

磷石膏属性调查及控制研究

磷石膏处置、堆存以及综合利用是磷化工的重要组成部分,磷石膏的属性决定了磷石膏处置、堆存方式和综合利用途径,因此明确磷石膏属性对磷化工发展有着积极的指导作用.论文利用试验的方法,对磷复肥生产过程中磷石膏采用湿法和干法两种不同输送方式下的属性进行调查和研究,分析影响磷石膏属性的决定性因素,从而为今后探索磷石膏输送方式、堆存条件和利用途径提供依据.     

磷石膏保温砂浆的制备

为实现工业废渣磷石膏的再利用,将其预处理、煅烧(蒸压)制得建筑（高强）石膏,然后与水泥、硅灰一起作为胶凝材料,配合玻化微珠轻质骨料制备半水石膏基无机保温砂浆;以生石灰作为碱性激发剂,通过单因素实验,比较分析磷石膏含量、硅灰含量、骨胶比以及磷石膏处理工艺对砂浆抗压强度、导热系数、吸声等性能的影响.结果表明:经处理过的磷石膏（半水石膏）可直接作为胶凝材料使用,配制的保温砂浆最佳配合比（质量比）为磷石膏/水泥=0.80,骨胶质量比为1∶1,硅灰占胶凝材料总量的20%;砂浆的导热系数≤0.054 W/(m·k),干表面密度≤0.35 g/cm3,抗压强度＞0.3 MPa,达到了国家标准保温砂浆性能要求.     

半水磷石膏充填强度影响因素试验

为充分利用半水磷石膏的胶凝活性,将半水磷石膏作为矿山充填胶凝材料,采用XRD、XRF和SEM分析半水磷石膏的物化性质和微观形貌;通过正交试验,确定半水磷石膏充填材料的最优配比为生石灰掺量1.5%、尾砂掺量0%、结晶水质量分数5%;单因素试验结果表明,半水磷石膏强度性能与生石灰掺量、搅拌时间正相关,与半水磷石膏结晶水质量分数、水溶磷质量分数、尾砂掺量负相关,为使半水磷石膏充填材料3 d强度达到3 MPa,充填材料中生石灰掺量应不少于1.5%,搅拌时间不少于10 min,同时,半水磷石膏原材料水溶磷质量分数应小于4%、结晶水质量分数应小于10.3%,尾砂掺量不大于60%.微观分析表明,各影响因素主要通过影响半水磷石膏水化产物晶体形貌、晶体结合触点的强度和水化产物体积率对半水磷石膏充填体强度产生影响.     

磷炉尾气燃料对锅炉材料腐蚀机理分析

磷炉尾气是富含CO 80%～90%的燃料.但由于尾气中含有大量PH3,作为锅炉燃料利用时对金属材料腐蚀严重.本文分析了磷炉尾气主要有害杂质P4、PH3、H2S燃烧时发生的反应,认为对锅炉材料产生的腐蚀主要是燃气中PH3的存在所致.通过SEM测试受损锅炉部件,其腐蚀产物形态验证了腐蚀机理分析.采用催化氧化方法去除尾气中PH3等杂质后的净化气,经过时达4年的燃烧应用,验证了磷炉尾气使用催化氧化法净化后,可作为锅炉优质燃料安全使用.     

磷石膏改性及其在高分子材料中的应用

磷石膏的综合利用不仅能解决磷石膏的堆放问题而且还能解决环境污染的问题. 磷石膏改性及其在高分子材料的应用是当前研究热点之一. 本文介绍了磷石膏预处理包括超声改性、有机改性及聚合物接枝改性等;探讨了磷石膏/高分子复合材料的制备方法,有熔融共混、溶液原位聚合、热压成型及本体聚合;讨论了磷石膏/高分子复合材料的结构、力学性能、结晶性能、导电性能及吸湿性能;最后对复合材料的应用前景及发展方向进行了展望. 磷石膏在高分子材料中应用研究将成为解决磷石膏问题的有效途径之一.     

Investigation and characterization of mining subsidence in Kaiyang Phosphorus Mine

In Kaiyang Phosphorus Mine, serious environmental and safety problems are caused by large scale mining activities in the past 40 years. These problems include mining subsidence, low recovery ratio, too much dead ore in pillars, and pollution of phosphorus gypsum. Mining subsidence falls into four categories： curved ground and mesa, ground cracks and collapse hole, spalling and eboulement, slope slide and creeping. Measures to treat the mining subsidence were put forward： finding out and managing abandoned stopes, optimizing mining method （cut and fill mining method）, selecting proper backfilling materials （phosphogypsum mixtures）, avoiding disorder mining operation, and treating highway slopes. These investigations and engineering treatment methods are believed to be able to contribute to the safety extraction of ore and sustainable development in Kaiyang Phosphorus Mine.     

饲料磷酸盐的绿色可持续发展生产技术

在绿色可持续化学发展要求下,探讨了在饲料磷酸盐生产过程中,磷矿中磷、钙、氟、硅等主要元素资源的全利用、无机酸的循环利用及耦合工艺利用,包括磷石膏中的硫资源循环利用;磷石膏中钙资源生产建筑胶凝材料的工艺;磷矿中钙资源作为磷酸钙盐产品的钙资源的工艺;湿法磷酸生产中磷矿的氟资源回收工艺;高硅磷矿生产低硅磷石膏的湿法磷酸生产工艺等绿色可持续的饲料磷酸盐生产技术.     

磁性载镧酸化蛭石吸附除磷性能及其机理

相对传统除磷吸附剂,镧基材料对磷的亲和力强且对环境友好,因而成为近年来新型除磷吸附剂的研究热点。但在实际应用中,镧基材料存在回收难、镧利用率低等问题。以酸活化后的蛭石为载体,采用溶剂热法引入Fe₃O₄赋予其磁性,沉淀法负载镧（La）,制备一种镧利用率高、可高效除磷及磁分离的磁性载镧酸化蛭石吸附剂(LaFeAVE)。通过吸附实验及多种表征手段对经和未经酸活化的磁性载镧蛭石吸附剂（LaFeAVE 和LaFeVE）进行对比分析,以探究二者在结构及除磷性能上的差别。此外,还探究了LaFeAVE的吸附除磷机制。结果表明,酸活化可除去蛭石中大部分Al₂O₃等杂质,使其比表面积增大,提高了La在蛭石上的负载量,LaFeAVE的除磷能力比未改性蛭石提高了15.97倍。LaFeAVE对磷的吸附符合Langmuir等温模型和准二级动力学方程,35 °C下对磷的最大吸附量为40.01 mg/g,是LaFeVE的1.30倍,达到吸附平衡的时间比LaFeVE缩短了一半,在pH值为3.00~8.00的范围内的磷去除率均在93%以上,比LaFeVE的pH适用范围更广。LaFeAVE的再生性强于LaFeVE,重复再生5次后,对磷的吸附量下降20%。静电作用、配位体交换及球内络合反应是LaFeAVE吸附除磷的主要机制。     

组合工艺对农村生活污水中氮磷的去除效果

利用“厌氧生物反应器＋潜流复合型人工湿地”组合工艺处理农村生活污水中氮和磷。厌氧生物反应器和潜流复合型人工湿地水力停留时间分别为24和48h,进水总氮、氨氮和总磷分别为10．3～51．8mg／L、6．8～44．7mg／L和0．9～5．2mg／L,组合工艺对总氮、氨氮和总磷的平均去除效率分别为30．7％、42．9％和72％,不同季节处理效率为：夏季〉春季〉冬季。组合工艺中的COD主要由厌氧水解酸化、基质截留、微生物代谢而被去除,氮主要由人工湿地微生物作用和植物吸收被去除,磷主要由人工湿地基质吸附被去除。系统整体脱氮效果的提高可采用在厌氧生物反应器后增加充氧装置,提高污水中的溶解氧,通过增强人工湿地中的硝化能力来实现。     

藻华的控制与开发利用研究

有害藻华不仅威胁工业、渔业、旅游业及生态系统,而且通过产生细菌毒素影响公共健康。微藻生物质富含蛋白质、核酸和脂质等,通过加工可用作肥料、动物饲料和生物燃料。分析了藻华的成因与危害,地表水中氮磷的主要来源及控制技术,探讨了藻类的利用方法和技术手段。