维普资讯 http://www.cqvip.com 第３２卷第２期 延边大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｙａｎｂｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．２ ２００６年６月 Ｊｕｎｅ ２００６ 文章编号：１００４—４３５３（２００６）０２—０１４４—０３ 利用工业废石膏制作无熟料水泥激发剂 的可行性分析 秦毅， 朴应模 （辽东学院土木系，辽宁丹东１１８００３） 摘要：在元熟料水泥中，激发剂的种类和数量是决定其水化反应速度和品质的关键．本研究为 尽可能利用工业废弃物制造激发剂，对Ｋ厂的磷石膏进行了物理化学分析．结果表明，磷石膏 是良好的可再利用工业副产品． 关键词：激发剂；磷石膏；溶解 中图分类号：ＴＵ５２８．１ 文献标识码：Ａ 无熟料水泥是一种新型水泥，其主成分是高炉矿渣，约占总重量的８１％～９１％．当高炉 矿渣与纯水相接触时，在颗粒表面上形成致密而不透水的酸性膜层，阻碍水化反应继续进 行．但当水中含有强碱性或硫酸盐等成分时，就能切断高炉矿渣中的不规则网状锁链结构， 释放出网状结构中的ＣａＯ２ 、Ｍｇ２ 、ｌａｄ３ 等离子，如同水泥一样在常温下进行水化反应并硬化 成坚硬的人造石．在无熟料水泥中发挥这种作用的成分叫做激发剂，是决定水化物种类、结构、 细孔分布的主要因素之一ｌｌ，２ｊ．因此，若利用工业废物开发无熟料高炉矿渣水泥的激发剂，不 但能减少环境污染，而且还能大量节约生产水泥熟料所需要的燃料和动力．为此，本研究对Ｋ 厂的磷石膏（简称ＰＧ）进行物理化学分析，以提供配制激发剂所必要的理论依据和使用方法． １实验内容及方法 ａ）水分测定．称出１０ ｇ（精度为０．０１ ｇ）重的ＰＧ后，用干燥一重量法测定含水量；ｂ）ｐＨ测 定．在５Ｏ ｍＬ蒸馏水中倒人重量为２０ ｇ的ＰＧ并充分搅拌之后，用ｐＨ玻璃电极测定ｐＨ值； ｃ）ＳＥＭ、ＸＲＦ、ＸＲＤ分析．把ＰＧ在６Ｏ℃的温度中干燥４８ ｈ后，进行ＳＥＭ、ＸＲＦ、ＸＲＤ分析 实验；ｄ）重金属溶解实验．重金属溶解实验采用分段法和连续法进行．分段法：用质量为４ ｋｇ 的ＰＧ原料与２Ｏ Ｌ蒸馏水分别制作３个试件后，用ＩＣＰ法测定龄期为ｌ、５、２０ ｄ溶液的重金 属浓度；连续法：用质量为４ ｋｇ的ＰＧ原料与２Ｏ Ｌ蒸馏水分别制作试件后，用ＩＣＰ法测定同 一个试件在龄期分别为ｌ、５、２０ ｄ溶液的重金属浓度． ２实验结果与分析 ２．１含水率、比重、ｐＨ值 ＰＧ含水率、比重及ｐＨ值如表ｌ所示，平均含水率为ｌ３．４％、密度为２．３５、ｐＨ值为 收稿日期：２００５—１０—１７ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（１３００—８０１０２３） 佳者简介：秦毅（１９７１一），女，辽宁丹东人，辽东学院土木系讲师． 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 秦毅，等：利用工业废石膏制作无熟料水泥激发剂的可行性分析 １４５ ２．２，说明其具有含水率大，酸性强的特点．当含水率大时，ＰＧ中的部分化学成分就溶解于 水中，与高炉矿渣共同研磨时，直接与高炉矿渣中的ＣａＯ、Ａ１２Ｏ３离子水化反应生成钙矾石， 不但减少水化物的数量，降低激发剂的作用，而且在水分表面张力的作用下凝聚成一团，富 集在粉末中的某一个部位，影响无熟料水泥的各种技术性能；当ｐＨ为强酸性时，将进一步 加厚高炉矿渣表面上的酸性膜层，阻碍颗粒内部粒子的溶解和移动，同时与其他激发剂进行 中和反应，减少激发剂的数量，降低水溶液的碱性度，直接影响水化反应物的生成速度和数 量．因此，若以ＰＧ作为高炉矿渣的激发剂，应进行干燥和中性处理． ２．２ ＸＲＦ、ＸＲＤ及ＳＥＭ分析 ＰＧ的ＸＲＦ分析结果如表２所示，ＣａＯ含量为３１％～３３％，ＳＯ 含量为４３％～４４％，石 膏的含量为７４％以上，基本满足配制无熟料水泥激发剂的条件．但是，由于含有０．４％～ ０．６％的Ｐ２Ｏ５，将使搅拌水呈强酸性，不但增加其他激发剂的使用量，而且延缓高炉矿渣的 水化反应，进而影响无熟料水泥的品质．因此，使用前应做必要的实验分析，以便确定技术处 理方案．另外，ＰＧ中所含有的各种少量化学成分并不影响无熟料水泥的性质，可用作部分 填充材料来使用． ＰＧ的ＸＲＤ分析结果见图ｌ，大部分矿物是二水石膏，其中还有少量的￣－－ｔＰＯ４・２Ｈ２Ｏ，只 是其峰值与二水石膏的峰值相互重叠在一起而观察不到而已．其次，ＰＧ属于球状无定型物 质（见图２），因而较容易溶解在水中，起到良好的激发剂作用． 表１磷石膏的特性 试样 １ ２ ３ ４ ５ 平均值 表２磷石膏的化学成分 含水率／％２３．５ ９．７ ７．１ １３．２ １３．６ １３．４ ｐＨ值 １．９ ２．６ ２．１ ２．３ ２．２ ２．２ 精确比重２．３Ｏ ２．３４ ２．３５ ２．３５ ２．３４ ２．３５ ８０００ ６０００ 羔４０００ ２０００ ０ ３０ ４０ ５０ ６Ｏ ２ｏ／（。） （ａ）×１００ （ｂ）×５００ 磷石膏的ｘ一衍射图 图２磷石膏的ＳＥＭ分析 ２．３溶解实验 在ＰＧ中所含有的ＳＯ３卜、ＰＯ４。一及各种重金属等均有可能引起环境污染或损坏人的身 心健康．因此，有必要了解重金属的溶解程度，以便确定其是否适合于配制激发剂．表３和表 ４分别表示了用分段法和连续法测定的溶解实验结果．由于ｐＨ值偏低，Ｃｄ、Ａｓ、Ｃｒ的溶解量 略高一点，但除了Ｃｄ之外，其他重金属的溶解量都位于水质环保法的允许范围之内，可用 在激发剂的配制之中． 维普资讯 http://www.cqvip.com １４６ 延边大学学报（自然科学版） 第３２卷 表３ 分段法滤去磷石膏中的重金属 ｍｇ／Ｌ 表４ 连续法滤去废石膏中的重金属 ｍｇ／Ｌ 注：ＮＤ 为没有发现ＮＤ 注：ＮＤ 为没有发现ＮＤ ３ 结论 １）ＰＧ虽然含有微量的Ｃｒ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｐｂ等有害重金属，但其溶出量在水质保的允许 排放量范围之内，满足无熟料高炉矿渣水泥激发剂的技术标准． ２）ＰＧ的石膏含量为７５％以上，且属于强酸性物质，应进行干燥、中和技术处理后，方 能配制无熟料高炉矿渣水泥的激发剂． 参考文献： ［１］ＡＣＩ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ２２６．Ｇｒｏｕｎｄ Ｇｒａｎｕｌａｔｅｄ Ｂｌａｓｔ—Ｆｕｒｎａｃｅ Ｓｌａｇ ａｓ ａ Ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ｏＣｎｓｔｉｔｕｅｎｔ ｉｎ ｏＣｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］．ＡＣＩ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ，１９８７，８４（４）：３２７—３４２． ［２］苏呖燮，文京柱，朴应模．无机激发剂对高炉矿渣水泥抗压强度与细孔结构的影响［Ａ］．大韩建筑学会论文集［Ｃ］． ２００１，１７（９）：１４３—１５０． Ｔｈｅ ｆｅｓａｉｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅ ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ｎｏｎ ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｃｅｍｅｎｔ ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ ＱＩＮ Ｙｉ，ＰＩＡＯ Ｙｉｎｇ—ｍｏ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｅａｓｔｅｒｎ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｎｄｏｎｇ １ １８００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｎｏｎ ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｃｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｋｉｎｄ ａｎｄ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｉｍｓ ｔｏ ｍａｋｅ ｆｕｌｌ ｕｓｅ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ，ａｎｄ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｓ ａ ｇｏｏｄ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｓｉｄｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｕｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ；ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ；ｍｅｌｔ
