1磷石膏  磷石膏是磷酸廠、磷肥廠和洗滌劑廠等排出的工業(yè)廢渣，是一種重要的再生資源。我國磷石膏主要分布在四川、云南、貴州、湖北等地。2018年我國磷石膏排放量接近5億多噸，占工業(yè)副產(chǎn)石膏的70%以上，目前的累計堆放量已超過10億噸。越來越多的磷石膏排放，不僅堆放需要占用大量場地，而且還會由于長期雨水浸泡，其中的可溶性P2O5和氟化物等有害物質(zhì)通過水體向環(huán)境傳遞，引起土壤、水系、大氣的污染。因此，中國磷肥工業(yè)協(xié)會將磷石膏做的綜合利用正式列為該行業(yè)“綠色產(chǎn)業(yè)化”發(fā)展規(guī)劃中的一項重要工作。    自流平材料是以無機(jī)膠凝或者有機(jī)材料為基材，與超塑化劑等外加劑及骨料等混和而成的建筑地面找平材料。自流平材料要求具有良好的流動性及穩(wěn)定性、施工快捷、光潔平整、快速凝固干燥、與基底粘合牢固，并且具有收縮率低、抗壓強(qiáng)度高及耐磨損性能優(yōu)異的特點。1.1 磷石膏的外觀   磷石膏通常為細(xì)粉狀，顆粒直徑5~150ｕm，外觀呈灰白、灰、灰黃、淺黃、淺綠等多種顏色。相對密度為2.22~2.37，容重為0.733~0.880g/cm3。每生產(chǎn)1噸磷酸約排放出4~4.5噸磷石膏。1.2 磷石膏的化學(xué)成分磷石膏的主要成分是二水石膏（CaSO4·2H2O）,其含量約64%~69%，除此之外還含有磷酸約2%~5%，氟約1.5%，以及游離水和不溶性殘渣等，是帶酸性的粉狀物料。                表1  磷石膏的化學(xué)成分（%）SO3CaOP2O5其中水溶性P2O5F-其中水溶性F-Fe2O340~43.730~320.33~3.230.1~1.760.22~0.870.11~0.760.12~0.43Al2O3SiO2MgO有機(jī)質(zhì)結(jié)晶水酸不溶物PH值0.028~0.460.166~5.60.1~1.230.12~0.1619.9~20.050.0013~0.811.5~4此外，磷石膏中還含砷、銅、鋅、鐵、錳、鉛、鎘、汞及放射性元素，均極其微量，且大多數(shù)為不溶性固體，其危害性可忽略不計。磷石膏中所含氟化物、游離磷酸、P2O5、磷酸鹽等雜質(zhì)是導(dǎo)致磷石膏在堆存過程中造成環(huán)境污染的主要因素。不同生產(chǎn)企業(yè)、不同批次的磷石膏的化學(xué)組成都略有不同，這主要與磷酸生產(chǎn)工藝條件的控制及磷礦石的品種有關(guān)。1.3 磷石膏的晶體結(jié)構(gòu)    磷石膏是多組分的復(fù)雜結(jié)晶體，其晶體形式主要有：針狀晶體、板狀晶體、密實晶體、多晶核晶體等四種，其膠結(jié)體的性能與天然石膏相比有較大差異。2磷石膏配制自流平材料的技術(shù)特點   用磷石膏替代天然石膏生產(chǎn)自流平材料，可以充分利用工業(yè)副產(chǎn)物中寶貴的硫酸鈣資源，不會對環(huán)境造成二次污染，并且能減少礦山開采帶來的生態(tài)破壞，還可以形成化學(xué)石膏的新產(chǎn)業(yè)和新市場。2.1 補(bǔ)償自流平砂漿的收縮性    要補(bǔ)償自流平砂漿的后期收縮就必須生成一定的結(jié)晶鈣礬石C3A·3CaSO4·32H20，從鈣礬石的分子式可以看出，1mol的鈣礬石需結(jié)合3mol的CaSO4，所以CaSO4是不可缺少的組分，并且可以由煅燒磷石膏提供。 磷石膏的主要成分是二水石膏（CaSO4·2H20），其自然含水率在25%～35%，如果選擇適宜的煅燒溫度，可使硬石膏含量達(dá)95%以上。2.2 改善自流平砂漿的強(qiáng)度由磷石膏制備的半水石膏水化產(chǎn)物，晶型多為柱狀或板狀，自形程度很高，膠凝狀物質(zhì)較少，柱狀或板狀晶體交織在一起，無定向排列，形成較為致密的水化產(chǎn)物硬化體，對硬化體的強(qiáng)度發(fā)揮十分有效，能產(chǎn)生很高的早期強(qiáng)度和持續(xù)穩(wěn)定的后期強(qiáng)度。2.3 改善自流平砂漿的施工性   磷石膏中存在多種微量化學(xué)物質(zhì)，通過一些功能外加劑的改性處理，使由磷石膏配制的自流平材料的施工性能優(yōu)于相同工藝配方的普通石膏自流平，并使流動性也得到一定提高。經(jīng)過處理后的磷石膏在反應(yīng)過程中內(nèi)應(yīng)力較低，且產(chǎn)生一定的體積膨脹，所以能在施工后減少空鼓、裂紋等常見問題。2.4 利用磷石膏的環(huán)保特性   充分利用工業(yè)廢渣可再生資源，改變傳統(tǒng)原料系統(tǒng)，使資源和能源消耗最小。利用炒鍋或回轉(zhuǎn)窯煅燒磷石膏，不產(chǎn)生CO2、SO2等有害氣體，不會對環(huán)境造成二次污染。2.5 經(jīng)濟(jì)合理性    目前市場上存在的建筑石膏，價格昂貴，每噸大概300元左右，較高的成本導(dǎo)致優(yōu)良石膏產(chǎn)品為多數(shù)用戶進(jìn)一步的接受受到了一定的限制。而磷石膏本身屬于工業(yè)廢料，價格低廉，處理后的磷石膏價格也只相當(dāng)于天然石膏價格的一半左右，這將使磷石膏制品的成本大大降低。   此外，由于利用磷石膏生產(chǎn)自流平材料屬于“三廢”利用項目，因而此項目產(chǎn)品可以申請減免部分稅收，這必將大大增加該產(chǎn)品的市場競爭力。3磷石膏配制自流平材料的技術(shù)難點3.1 磷石膏的外貌特征    磷石膏的微觀結(jié)構(gòu)與天然石膏存在顯著差異，磷石膏中二水石膏以六面板狀為主，較天然二水石膏晶體規(guī)整、均勻，其尺度是天然石膏的3～5倍。顆粒分布呈正態(tài)分布，粒徑主要集中在50～200ｕm，不利于料漿的流動性和觸變性，需要在工藝中進(jìn)行特殊處理以改善晶體結(jié)構(gòu)。3.2 磷石膏有一定含水量磷石膏中二水石膏含量大于90%，含水率高(20%～25%)，粘性強(qiáng)，在裝載、提升、泵送過程中極易粘附在各種設(shè)備上，造成積料堵塞。如果能對磷石膏改性加工、造粒處理，適應(yīng)砂漿生產(chǎn)工藝的要求，則在砂漿行業(yè)中有廣闊的應(yīng)用前景。 磷石膏含有一定有害雜質(zhì)。與天然石膏相比，磷石膏的主要差異在于含微量的磷、氟、有機(jī)物、二氧化硅等有害雜質(zhì)，且為粉狀。如果不作預(yù)處理，直接煅燒成建筑石膏，其標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量達(dá)85%，凝結(jié)時間較長，硬化體孔隙率高，結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度低，達(dá)不到建筑石膏合格品的要求。此外，磷石膏還含有堿金屬鹽，其危害是當(dāng)磷石膏產(chǎn)品受潮時，堿金屬離子沿著硬化體孔隙遷移至表面，水分蒸發(fā)后會在表面析晶，產(chǎn)生粉化、泛霜。因此要通過篩分、水洗、中和、浮選等預(yù)處理措施消除有害雜質(zhì)對料漿性能的不良影響，以獲得性能穩(wěn)定且雜質(zhì)含量符合建材行業(yè)要求的二水石膏后，才能對其進(jìn)行煅燒制備半水石膏。4解決上述問題的技術(shù)途徑4.1 制備 α～半水石膏     磷石膏加水?dāng)嚢璩蓱腋∫海透∵x機(jī)并濃縮，除去有機(jī)質(zhì)及可溶性雜質(zhì)。如果磷石膏相當(dāng)純凈則可用過濾代替浮選。磷石膏與水混合后，經(jīng)加熱送入反應(yīng)釜中，在一定條件下重結(jié)晶，使CaSO4·2H20轉(zhuǎn)變?yōu)棣痢胨?。如前西德Giulini公司、英國ICI公司、我國東南大學(xué)等。 4.2 制備 β一半水石膏磷石膏加水調(diào)成料漿，經(jīng)洗滌、脫水除去磷石中的可溶性雜質(zhì)及粗大顆粒，如懸浮液呈酸性，加適量的石灰粉或石灰乳中和磷石膏中的P2O5。再生干燥、煅燒、粉磨得到β半水石膏粉。如日本磷酉株式會社、法國Rhone--Poulenc公司、德國Knauf公司等。南京大廠鎮(zhèn)建材廠用南京化學(xué)公司磷肥廠磷石膏生產(chǎn)的β半水石膏，產(chǎn)品質(zhì)量已超過二級建筑石膏的標(biāo)準(zhǔn)。4.3 雜質(zhì)處理由于磷石膏的成分隨著磷酸廠所采用的原料性能和生長工藝不同而有較大的差異。因此各種來源的磷石膏在應(yīng)用性能上存在差異。不過磷石膏各種雜質(zhì)成分對其應(yīng)用性能的影響作用機(jī)理是相同的，只是因含量不同影響程度也不同。只要充分了解各種雜質(zhì)對磷石膏及其應(yīng)用性能的影響機(jī)理，就能正確選擇磷石膏的雜質(zhì)處理方式，從而對雜質(zhì)加以合理利用。4.4 外加劑的改善磷石膏作為自流平砂漿的主要膠凝材料雖然具有很多優(yōu)點，但如果直接使用也會在一些方面不滿足使用要求。例如凝結(jié)硬化快不能滿足施工操作要求；需水量太大使強(qiáng)度降低不能滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求；晶體結(jié)構(gòu)不利于硬化體強(qiáng)度的發(fā)揮；干燥太快而需要提高保水性等；此外，還對其保水性能、凝結(jié)時間、粘結(jié)性能等其它性能有著較高要求。因此，在用磷石膏配制自流平砂漿的過程中，需要相應(yīng)地使用一些外加劑改善該材料的性能。只有保證了以上各項性能，磷石膏自流平的性能所表現(xiàn)的優(yōu)良的材料性能和施工性能才能為建筑施工人員接受。而不同產(chǎn)地的磷礦石會因為礦石成分的差異而對后續(xù)產(chǎn)生的磷石膏的成份、顏色、磷殘余量等產(chǎn)生較大影響。所以我們在配制過程中，要針對磷石膏的不同來源、不同物理性能而使用相應(yīng)的緩凝劑、塑化劑、增強(qiáng)劑和改性劑，使磷石膏自流平的性能指標(biāo)能得到很好的改善。   磷石膏在自流平材料中的利用可變廢為寶，是一條使資源得到綜合利用的有效途徑，既可充分利用硫資源，又可消除磷石膏對環(huán)境的污染，在技術(shù)上也不存在難以解決的問題，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和開發(fā)前景。