导　　师： 吴清仁

学科专业： H0502

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 水泥工业是资源能源消耗巨大的产业之一，我国年产水泥已超过10亿吨，每年消耗大量不可再生面临短缺的天然原料和石膏。我国磷酸工业排放的磷石膏累积达3000万吨(其中w(so<,3>)≥37％)，建筑陶瓷工业产生大量的抛光砖废料，仅佛山市每年就有130万吨(干料)，这些工业固体废物挤占耕地，污染环境。本论文研究的目的就是资源化利用磷石膏和陶瓷抛光砖废料替代部分天然原料制备硅酸盐水泥，既为磷酸和陶瓷工业排放的固体废物提供有效的技术处置途径，又为水泥工业的可持续发展提供可替代的原材料。 通过正交试验、xrd和岩相分析，研究了磷石膏的复合矿化作用机理及其对硅酸盐水泥生料易烧性、熟料结构及性能的影响，探索了kh、复合矿化剂与熔剂组分配比和煅烧温度与硅酸盐水泥生料易烧性及so<,2>挥发量的关系，同时，探讨了磷石膏代替天然石膏作缓凝剂对硅酸盐水泥凝结时间和强度的影响。结果表明，磷石膏复合矿化作用促进固相反应、改善硅酸盐水泥生料易烧性；硅酸盐水泥熟料中a矿的数量和短柱状的晶粒增加，发育良好，晶体较细小，晶粒大小均齐；复合矿化剂的配比为磷石膏2.0％+萤石0.4％+铁粉2.5％+矿渣2.0％时，硅酸盐水泥生料的易烧性与熟料性能均较佳，适量的矿渣不仅有利于发挥复合矿化作用，而且有利于抑制so<,2>的挥发；用磷石膏全部替代天然石膏作缓凝剂时，硅酸盐水泥凝结时间比天然石膏延长2～4小时，而当与天然石膏搭配使用或加入微量的早强剂(或促凝剂)时，凝结时间满足要求。 研究了陶瓷抛光砖废料代替部分粘土原料配料对硅酸盐水泥生料易烧性、熟料结构及性能的影响，同时，探索了用陶瓷抛光砖废料替代石灰石作普通硅酸盐水泥的混合材对水泥性能的影响。结果表明，当陶瓷抛光砖废料替代25％的粘土原料，并加入2.0％的磷石膏作矿化剂时，在1350℃-1400℃可煅烧出合格的硅酸盐水泥熟料；当采用5％的陶瓷抛光砖废料作混合材，不仅可改善普通硅酸盐水泥的砌筑性能，而且可提高磨机产量3％。 采用生命周期评价方法，探讨了磷石膏和陶瓷抛光砖废料替代部分原料制备普通硅酸盐水泥对环境负荷的影响。结果表明，磷石膏作矿化剂可以减少3％的化石燃料消耗，间接减少2％的co<,2>排放，而酸化效应提高35％，加入适量矿渣与磷石膏复合矿化可抑制so<,2>的挥发；磷石膏和陶瓷抛光砖废料替代部分原料制备普通硅酸盐水泥可减少消耗10％的天然资源，普通硅酸盐水泥制备过程的环境负荷可降低4％。

关 键 词： 磷石膏 陶瓷抛光砖废料 硅酸盐水泥 生命周期评价 水泥工业 可持续发展

分 类 号： [TQ172.44 X781.5]

领　　域： [化学工程] [化学工程] [环境科学与工程]