摘 要

为了缓解磷矿渣的堆积所造成的环境问题，提高磷矿渣的的综合利用率，本文以磷矿渣为主要研究对象，辅以矿渣、钢渣、石膏和石灰石开发出一种低能耗、环保价廉的无熟料砌筑水泥材料。通过对其宏观物理强度、凝结时间、保水率等性能的研究进行配料优化。研究结果表明：

当磷渣掺量大于10%时，砌筑水泥的各项性能会随磷渣掺量的继续增加而迅速降低。其中物理强度下降的趋势最为显著，磷渣掺入14%时与10%相比，7d抗压强度由11.5MPa降低到7.1MPa，下降了39%，28d抗压强度由17.2MPa降低到11.7MPa，下降了32%。同时，砌筑水泥的物理强度随石灰石掺入的增大、矿渣掺入的减少而下降，当石灰石掺量由40%增加到55%时，7d抗压强度由12.0MPa下降到6.2MPa，下降了48%，28d抗压强度由17.3MPa下降到12.2MPa，下降了29%。

当磷渣掺入比例为10%，矿渣掺入比例为25%，石灰石掺入比例为45%，石膏掺入比例为10%，钢渣掺入比例为10%进行配料时，砌筑水泥的强度、保水率、凝结时间等性能整体达到最优。其中7d抗压强度11.5MPa，抗折强度3.9MPa,，28d抗压强度17.2MPa，抗折强度为5.5MPa，保水率为84.4%，初凝和终凝时间较为合适，各项性质基本满足GB/T-3183-2003《砌筑水泥》的12.5等级砌筑水泥的要求。

关键词：磷渣、砌筑水泥、石灰石、复合

Abstract

In order to mitigate the environmental problems caused by the accumulation of phosphorus in the slag, improve the comprehensive utilization of phosphorus slag, phosphorus slag paper as the main object of study, combined with slag, slag, gypsum and limestone developed a low energy consumption, environmental protection inexpensive masonry cement without clinker material. Through its macroscopic physical strength, setting time, Paul Properties of water compounded rate optimization. Research indicates:

When the slag phosphorus content greater than 10%, the performance of masonry cement will continue to increase with the phosphorus content of the slag decreases rapidly. Which affect the physical strength of the most obvious, phosphorus slag content of 14% when compared with the 10%, 7d compressive strength 11.5MPa by the number down to how much 7.1MPa, decreased by 39%, 28d compressive strength is reduced to the 17.2MPa 11.7MPa, decreased by 32%. Meanwhile, masonry cement strength will increase with limestone content, reduce slag content decreases when limestone content from 40% to 55% of the time, 7d by the compressive strength of 12.0 dropped to 6.2MPa, declined by 48%, 28d compressive strength decreased by the 17.3MPa to 12.2MPa, down 29%.

When the phosphorus content is 10% slag, slag content of 25%, 45% content of limestone, gypsum content of 10% steel slag content of 10% compounded, masonry cement to achieve the best overall performance of the excellent. Wherein 7d compressive strength 11.5MPa, flexural strength 3.9MPa ,28d compressive strength 17.2MPa, flexural strength of 5.5MPa, water retention rate of 84.4%, setting a short time, the nature basically meet GB / T- 3183-2003 "masonry cement" masonry cement 12.5 grade requirements.

Keywords: phosphorus slag, masonry cement, limestone, complex

目录

第1章 绪论 1

1.1研究的背景与意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1磷矿渣应用的研究现状 2

1.2.2砌筑水泥的研究现状 3

第2章 实验原料与实验方法 5

2.1实验原材料 5

2.1.1磷渣 5

2.1.2矿渣 5

2.1.3钢渣 5

2.1.4石膏 6

2.1.5石灰石 7

2.1.6水 7

2.1.7砂 7

2.2砌筑水泥实验方法 7

2.2.1水泥胶砂拌制 7

2.2.2保水率测试 8

2.2.3标稠和凝结时间的测试 8

2.2.4力学性能测试 8

第3章 矿渣磷渣复合制备砌筑水泥的研究 9

3.1矿渣磷渣制备砌筑水泥配方设计 9

3.2磷渣掺量对砌筑水泥性能的影响 9

3.2.1磷渣掺量对水泥标准稠度用水量的影响 10

3.2.2磷渣掺量对水泥保水率的影响 10

3.2.3磷渣掺量对水泥凝结时间的影响 11

3.2.4磷渣掺量对水泥力学性能的影响 12

3.2.5小结 13

3.3石灰石掺量对砌筑水泥性能的影响 14

3.3.1石灰石掺量对水泥标准稠度用水量的影响 14

3.3.2石灰石掺量对水泥保水率的影响 15

3.3.3石灰石掺量对水泥凝结时间的影响 16

3.3.4石灰石掺量对水泥力学性能的影响 16

3.3.5小结 19

第4章 结论 20

参考文献 21

致谢 23

第1章 绪论

1.1研究的背景与意义

中国的水泥产量占到世界水泥总产量的50%^[1]，连续30年居世界第一位。水泥行业是我国排放和耗能大户，作为中国传统基础工业和国计民生的支柱产业之一，近些年，由于资源和环境问题日益突出，其发展越来越受到国际形势和国内政策的限制。普通硅酸盐水泥具有生产工艺复杂，资源消耗量高，能耗高等缺点，不能满足节能降耗的要求^[2,3]。因此，国内外学者通过大量研究，利用工业废渣等混合材料来代替水泥熟料制备了各种低熟料、无熟料各类水泥，进而降低了水泥生产过程中的资源和能源消耗量。

磷渣是工业生产黄磷、磷肥等过程中排出的一种工业附产物，主要成分是硅酸钙，如我国广泛用电炉法熔制黄磷，废渣则以熔融物形式排出，经淬冷后成为颗粒状，即为磷渣。目前我国年磷渣排放量在1500万吨以上，预计未来几年的排放量会更高^[4]。磷渣的大量堆积，会占用耕地资源，增加管理负担，造成安全隐患；被雨水冲溶的磷渣还会造成水源土壤污染，研究发现，我国因磷渣直接污染土地达数百万亩，间接污染土地达2000万亩^[5]。所以磷渣资源化问题亟待解决。