摘 要

磷石膏是湿法生产磷酸过程中产生的工业副产物，每生产1吨P₂O₅需排放4.5～5.5吨的副产磷石膏，是化学与磷肥工业中排放量最大的固体废弃物之一。目前，工厂大都采用堆积的方法处理磷石膏，但是这种方法不仅会占用大量土地，也会由于有害杂质的浸出对环境造成严重污染。因此，如何实现磷石膏的资源化利用的问题迫在眉睫。

本文以工业副产磷石膏为主要原材料，通过不同外加剂对磷石膏胶凝材料的改性研究，探索出磷石膏性能优化最佳方案；通过不同轻集料对磷石膏基板材性能的影响研究，实现板材的轻质高强化，并最终实现快速固化石膏基轻质板材的绿色制备，主要结论如下：

（1）通过分析减水剂、缓凝剂、保水剂对磷石膏性能的影响，得出掺量分别为0.2%、0.15%、0.10%时对磷石膏改性效果最佳，改性之后磷石膏性能：初凝时间为41 min，终凝时间为47 min，6 h抗压强度为4.55 MPa，绝干抗压强度为8.85 MPa，绝干密度为1.124 g/cm³。

（2）通过掺入膨胀珍珠岩、玻化微珠、陶粒和EPS这4种轻集料来实现材料容重在0.6～1.2 g/cm³范围内可调，分析了4中不同轻集料对磷石膏基轻质板材的性能影响，得出结论：玻化微珠在降低容重的同时对抗压强度、凝结时间等性能的影响较小，效果更为优异。

关键词：磷石膏；轻质板材；轻集料

Abstract

Phosphogypsum is an industrial by-product produced by wet process phosphoric acid production. It produces 1 tons of P₂O₅ and produces 4.5 to 5.5 tons of phosphogypsum. It is one of the largest solid wastes in chemical and phosphate fertilizer industry. At present, most factories use stacked methods to treat phosphogypsum, but this method will not only occupy a large amount of land, but also cause serious pollution to the environment due to the leaching of harmful impurities. Therefore, how to realize the resource utilization of phosphogypsum is imminent.

In this paper, the industrial by-product gypsum as main raw materials, through the modification of the different additives on phosphogypsum cementitious materials, explored the best scheme to optimize the performance of phosphogypsum; through the different influence of lightweight aggregate on properties of phosphogypsum base plate, realize the plate strength higher, and finally realize the fast curing of gypsum the green light plate preparation, the main conclusions are as follows:

(1) through the analysis of effect of superplasticizer, retarder, water retaining agent on the properties of phosphogypsum, the dosage was 0.2%, 0.15% and 0.10% of phosphogypsum modification effect is the best. After modification of phosphogypsum performance: the initial setting time was 41 min, the final setting time was 47 min, 6 h compressive strength 4.55 MPa, dry strength is 8.85 MPa and the bulk density of 1.124 g/cm³ fand.

(2) by the incorporation of perlite, glass beads, ceramic and EPS these 4 kinds of lightweight aggregate material to achieve bulk density in 0.6 ~ 1.2 g/cm³ range adjustable, analyzes 4 different influence of lightweight aggregate, properties of phosphogypsum based lightweight panel concluded: glass beads in reducing weight at the same time have little influence on the compressive strength, setting time of performance, the effect is more excellent.

Key words: Phosphorus-based buiIding gypsum; lightweight board;lightweight aggregate

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2国内外磷石膏研究现状 2

1.3 轻质板材的基本概述 3

1.3.1 轻质板材的发展和应用现状 3

1.3.2 轻质板材的特点 4

1.4 本论文研究的主要内容 5

1.4.1 基本内容 5

1.4.2 研究目标 5

1.4.3 实验流程图 5

第2章 实验原材料、仪器及实验方法 7

2.1 主要原材料及其性质 7

2.1.1 磷建筑石膏 7

2.1.2 化学外加剂 8

2.1.3 轻集料 9

2.2 实验方法及设备 9

2.2.1 标准稠度用水量 9

2.2.2 凝结时间 10

2.2.3 抗压强度测试 10

2.2.4 容重测量 11

2.2.5 粒度测量 11

2.2.6 X射线衍射（XRD） 11

第3章 磷石膏基板材的轻质化设计 12

3.1 膨胀珍珠岩对磷石膏基板材性能的影响 12

3.2 玻化微珠对磷石膏基板材性能的影响 15

3.3 陶粒对磷石膏基板材性能的影响 17

3.4 EPS对磷石膏基板材性能的影响 20

3.5 本章小结 22

第4章 结论与展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 24

参考文献 26

致 谢 28

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

随着我国综合国力的日益增强，国内生产总值跃升至世界第二，人们对住房市场的关注度蒸蒸日上，建材行业对建筑材料的需求也越来越多，但相比于传统的建筑材料，现代人们更愿意使用能满足他们更多需求的新型建筑材料。从上世纪80年代“绿色建材”的观念第一次在第一届国际材料科技研究会上被提出后，“绿色建材”就成为迄今为止各个国家发展建材的主要方向。虽然目前在我国对新型建筑材料的使用还很有限，但在一些西方发达国家中，这类新材料的使用已占据了相当大的比重。我国现在也在向这个目的慢慢靠近。

磷石膏在建材业行业的应用是磷石膏资源化利用的一个主要的方向。在一定的工艺条件下，磷石膏可以代替天然石膏用于生产水泥和建材制品^[1]。