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磷石膏是硫酸分解磷矿制取磷酸过程中排出的工业废渣,目前多采用露天堆放的方式弃之,不仅占用大量土地资源,而且造成大气、土壤和水资源污染。磷石膏制酸联产水泥工艺过程是磷石膏资源化利用的有效途径之一,但传统工业过程是在回转窑中进行磷石膏分解和水泥烧成的,由于气固传热效率低,导致过程能耗高、且水泥质量较差,严重制约该工艺过程的推广使用。本文模拟工业过程反应条件,考察烧成条件对磷石膏分解过程的影响,进而考察对水泥质量的影响,为提高该工艺过程水泥产品质量提供应用基础。 首先,在高温电炉中考察烧成温度和碳硫比对磷石膏分解过程的影响。结果表明,加入添加剂能使分解温度降低20℃左右;随着焦炭掺量的增加,磷石膏的分解温度降低100℃以上。随着烧成温度的升高,磷石膏的分解率和脱硫率呈递增趋势;随着碳硫比的增大,磷石膏分解率和脱硫率先增大后减小,碳硫比0.8时达到最大。在温度达到1450℃,碳硫比0.8时分解率和脱硫率达到最大值,分别为99.13%和95.03%。 然后,将水泥熟料制成水泥模块试件,考察烧成条件碳硫比对水泥化学组成和水泥强度的影响规律。结果表明,随着碳硫比增大,熟料化学组成含量先增大后减小,在C/S为0.8时熟料各项化学指标均符合水泥国标要求;随着碳硫比的增大,水泥胶砂强度先增大后减小,在1450℃碳硫比0.8时抗折强度达到9.7Mpa,抗压强度达到56.3Mpa,达到52.5R标准。 本实验通过改变磷石膏分解温度和碳硫比能明显改善水泥质量,1450℃、C/S为0.8条件下的水泥强度可达到52.5R,解决了工业上磷石膏联产水泥强度达不到要求的问题,且合适的碳硫比和温度能明显改善磷石膏制水泥工艺的硫化质量,因此该工艺颇具市场前景。