磷石膏在缓凝水泥生产中的应用

郝长青 刘文生 袁文英 崔秀娥

（1.河北金牛化工股份公司，沧州 061018；2.河北沧州天祥医药有限公司，沧州 061000）

0 引 言

磷石膏是磷肥厂、磷酸厂排放的固体废弃物，主要成分为二水石膏(CaSO4·2H2O)和半水石膏(CaSO4·½H2O)，以二水石膏居多，粉末状，一般含有20%的水分，含有少量的游离酸、氟化物。无论是国内还是国外，磷石膏资源化利用情况都不令人满意，全世界磷石膏的有效利用率仅为4.5%左右，一般以直接排放（抛弃）为主。

随着高速公路现代化建设快速发展，水泥混凝土路面已经成为道路建设方向之一。但由于道路施工中拌料、铺平、压实等工艺时间较长，施工要求水泥初凝时间大于4小时，终凝时间不小于6小时，因此水泥混凝土路面施工应采用缓凝水泥或采用缓凝性外加剂。由于缓凝水泥自身的特性及其在生产组织中的诸多不便，因而水泥厂一般不愿生产该种水泥。但鉴于水泥市场和行业竞争的需求，为了完成公司下达的生产和销售任务，寻求新的利润增长点，我们积极试验开发产品新品种，用磷石膏研制PC32.5缓凝水泥，以拓展销售渠道和销售区域。使用磷石膏替代缓凝剂生产缓凝水泥，节约了自然资源，降低了制造成本。而且变废为宝，减少了环境污染，具有一定的经济效益和社会效益，且易于推广，应用价值较高。

1 小磨实验

1.1 小磨实验进程

2012年5月，我们对沧州渤海磷肥有限公司的磷石膏进行取样分析，根据其分析数据完全可以应用于水泥生产。磷石膏的性能见表1。

2012年6月进行小磨实验，经过对比分析，为大磨生产提供有力依据。实验数据见表2。

分别掺加70%矿粉后质量变化情况见表3。

表1 磷石膏的性能

表2 实验数据

表3 分别掺加70%矿粉后质量变化情况

1.2 实验结果

经过近10天十几组样品小磨试验，并对试验检测数据分析，磷石膏具有明显的调节凝结时间的作用，且随掺量的增加，初凝、终凝时间均有延长，但强度有一定降低。我们最终确定了在确保水泥质量稳定控制前提下的磷石膏的掺加比例，并制取了30kg样品分别送需求客户处试验确认，配比能够完全满足客户的使用要求。

2 大磨生产

根据小磨实验结果，我们制定大磨生产计划，开始在生产中探索使用。水泥生产配比方案见表4。

表4 水泥生产配比方案

结合强度和凝结时间等因素综合考虑，掺加5.5%～6%磷石膏的凝结时间较长，且强度等指标均满足缓凝水泥的质量要求，所以我们确定缓凝水泥的最佳掺量为6%左右。当然根据不同客户施工要求，我们可以适当调整磷石膏的掺加比例，以满足客户需求。

3 磷石膏使用中的问题

进厂磷石膏水分较高，一般都大于14%，因此在生产过程中易出现粘结和堵塞现象，从而导致下料不畅，SO3波动，造成水泥质量问题。为此必须对进厂磷石膏进行摊晒，使水分进一步降低，摊晒后入防雨棚内存放。所有下料仓锥部都设计改造成大于65°；在下料口处装10mm防粘耐磨超高分子聚乙烯塑料板，从而增加脱硫石膏下料速度，其它仓壁及皮带下料溜槽处都加塑料板，在料仓锥部加仓壁振动器。此外，将磷石膏与新鲜热炉渣拌合，或与干盐泥混合使用，配料计量下料将更加顺畅。

磷石膏使用装置同脱硫石膏使用装置，见图1。

图1 磷石膏使用装置

严格控制进厂磷石膏中P2O5含量，因P2O5含量过高，会引起水泥凝结时间过长，强度大幅下降，因此P2O5含量必须控制在0.3%～0.5%。

4 经济效益

试验成功后，不仅减少了资源的消耗，而且可以消耗工业废渣——磷石膏，降低了生产成本，减轻了环境污染，达到了环保节能的目的。吨水泥降低成本见表5。

表5 吨水泥降低成本

按每年生产10万吨缓凝水泥，每年可为企业带来直接经济效益200万元以上，成为企业新的利润增长点，特别是在水泥行业竞争日趋剧烈的今天，为进一步开展精细化管理奠定了坚实的基础。

5 结束语

用磷石膏替代缓凝剂在大磨生产缓凝水泥，工艺顺畅，产品符合要求且性能稳定。通过技术措施，磷石膏能稳定、均匀、连续下料，确保水泥中SO3含量的有效控制。使用磷石膏替代缓凝剂生产缓凝水泥，节约了自然资源，降低了制造成本。而且变废为宝，减少了环境污染，具有一定的经济效益和社会效益，且易于推广，应用价值较高。