磷石膏在纸面石膏板生产过程中促凝效果的研究

Study on the Coagulation Promotion Effect of Phosphogypsum in the Production of Gypsum Plasterboard

尚云宝 Yunbao SHANG , 保兴国 Xingguo BAO

内蒙古大地云天化工有限公司内蒙古赤峰 024076 Inner Mongolia Dadi Yuntian Chemical Co., Ltd., Chifeng, Inner Mongolia 024076, China

摘要：

为考察磷石膏在纸面石膏板生产过程中对料浆的促凝效果，开展了试验研究。结果表明：磷石膏可作为促凝剂加入纸面石膏板中，能缩短初终凝时间，且黏结速率有一定程度的提高，但会降低纸面石膏板的抗折强度，生产过程中应酌情使用；磷石膏用作促凝剂时，应严格控制w(游离水)≤0.2%、粒径≤75 μm。

关键词：

纸面石膏板; 促凝剂; 磷石膏; 脱硫石膏;

Abstract：

In order to investigate the coagulation promotion effect of phosphogypsum on slurry in the production of gypsum plasterboar, the experimental study is carried out. The results show that phosphogypsum can be used as a coagulant in gypsum plasterboard, which can shorten the initial final setting time and improve the bonding rate to a certain extent. However, the strength of gypsum plasterboard will be reduced therefore should be used as appropriately during the production. When phosphogypsum is used as coagulant, the mass fraction of free water should be strictly controlled ≤ 0.2% and the particle size should be ≤ 75 μm。

Keyword：

gypsum plasterboard; coagulant; phosphogypsum; desulfurization gypsum;

磷石膏的主要成分是二水硫酸钙，是磷化工生产中产生的废弃物，其应用一直被视为主要研发项目，但因其杂质多，一直是个难点。到目前为止，各磷化工企业均采用固定堆放等方法处置磷石膏，对环境有一定的破坏作用。在纸面石膏板生产过程中，会使用部分硫酸盐作为促凝剂，尤其是晶种，其实质也是二水硫酸钙，但晶种价格相对较高^[1]。基于以上原因，试验考察了磷石膏能否作为促凝剂和其使用条件。

1 试验设计

1.1 试验设备和材料

101A-1E型电热鼓风干燥箱，上海实验仪器有限公司。

硫酸铵，赤峰市精丰肥业有限公司；晶种(二水硫酸钙)，山东鑫圣世安建筑材料有限公司；元明粉(硫酸钠)，潍坊海博化工有限公司。

1.2 磷石膏处理

目前纸面石膏板生产过程中使用的促凝剂主要有硫酸铵、晶种、元明粉等硫酸盐。分别取硫酸铵、晶种、元明粉的样品，经测定，这些促凝剂粒径规格为75 μm以下的占比100%，w(水)≤0.2%。按照促凝剂的规格(粒径、含水量)处理磷石膏，使磷石膏粒径全部小于75 μm(200目)，并于60 ℃干燥箱中烘干至恒质量，w(游离水)≤0.2%。

1.3 试验内容

取赤峰市某建材厂生产所用的熟脱硫石膏(半水石膏)和熟磷石膏(半水磷石膏)进行初终凝测定试验和加入各类促凝剂后的效果测定试验。

2 试验部分

2.1 试验材料前期数据

试验材料前期测定数据汇总见表 1。

表 1

试验材料前期测定数据汇总

试验材料	粒径/ μm	占比/ %	含水质量分数/%	标稠用水/%	抗折强度/MPa
硫酸铵	≤75	100	≤0.2
晶种	≤75	100	≤0.2
元明粉	≤75	100	≤0.2
磷石膏	≤75	100	≤0.2
熟脱硫石膏	≤125	90		69	3.3
熟磷石膏	≤125	90		64	3.2

2.2 对比参照试验

试验设计为在标稠用水(在生产纸面石膏板的过程中，会对熟石膏进行用水测定，该测定值即为实际生产用水的指导数据)状态下，使用维卡仪测定熟脱硫石膏和熟磷石膏的初终凝时间，作为空白样，然后分别加入质量分数1.0%的促凝剂考察促凝效果，试验结果见表 2和表 3。

表 2

熟脱硫石膏试验结果

促凝剂	初凝时间	终凝时间
空白	3′48″	5′11″
	3′52″	5′28″
	4′03″	5′33″
硫酸铵	3′14″	4′31″
	3′02″	4′37″
	3′06″	4′29″
元明粉	3′18″	3′44″
	2′54″	3′48″
	2′52″	3′59″
晶种	2′18″	3′37″
	2′23″	3′25″
	2′34″	3′19″
磷石膏	3′39″	4′45″
	3′23″	4′46″
	3′34″	4′54″

表 3

熟磷石膏试验结果

促凝剂	初凝时间	终凝时间
空白	22′47″	27′48″
	23′02″	27′58″
	22′45″	27′49″
硫酸铵	7′56″	10′32″
	7′52″	10′29″
	8′06″	10′37″
元明粉	7′18″	8′55″
	7′32″	8′39″
	7′45″	9′10″
晶种	4′12″	6′28″
	4′53″	6′55″
	5′13″	7′25″
磷石膏	11′12″	15′36″
	11′16″	15′22″
	11′07″	14′59″

由表 2、表 3可知：磷石膏可作为促凝剂使用，但效果相对较差；在保证磷石膏不影响抗折强度、黏纸性等建材硬性指标的前提下，可视情况增加其用量。

3 等梯度加入磷石膏影响试验

3.1 等梯度试验内容

在熟脱硫石膏和熟磷石膏中加入等梯度含量变化的磷石膏，以熟脱硫石膏、熟磷石膏为空白参照，分别测定熟脱硫石膏和熟磷石膏的初终凝时间。为了保证建材产品的抗折强度和黏纸性，同时测定添加磷石膏后的抗折强度以及试黏结情况。

3.2 等梯度试验结果

等梯度试验结果见表 4。

表 4

等梯度试验结果

项目	磷石膏等梯度加入质量分数/%	初凝时间	终凝时间	抗折强度/N	试黏结时间
注：1)试验用石膏均是在147 ℃烘干制作，研磨时间均一致
熟脱硫石膏	0	7′29″	10′28″	3.1	13′56″黏结良好
	1.0	7′02″	9′22″	3.0	13′22″黏结良好
	1.5	6′32″	8′55″	2.8	13′21″黏结良好
	2.0	6′11″	8′15″	2.7	13′03″黏结良好
熟磷石膏	0	7′51″	11′51″	2.0	21′55″黏结良好
	1.0	5′55″	8′35″	1.9	20′59″黏结良好
	1.5	5′54″	8′29″	1.8	21′15″黏结良好
	2.0	5′14″	7′45″	1.5	22′13″黏结良好

由表 4可知：磷石膏确实能起到促凝作用，尤其对熟磷石膏作用明显，且在一定程度上可加快黏结速率；但以磷石膏作为促凝剂会降低抗折强度，应结合生产实际确定加入量。

4 结语

磷石膏可作为促凝剂加入到纸面石膏板中，能缩短初终凝时间，并且对黏结速率有一定提高，但会降低抗折强度，生产过程中应酌情使用。

磷石膏用作促凝剂时，应严格控制指标，即纯度要高，游离水质量分数≤0.2%，粒径要求小于75 μm(200目)。

ckwx 参考文献

陈燕, 岳文海, 董若兰. 石膏建筑材料[M]. 2版. 北京: 中国建材工业出版社, 2012.