摘要
磷石膏除含主要物相二水硫酸钙外，还含可溶性磷、共晶磷、氟化物、有机物等杂质，杂质的存在限制了磷石膏的高效利用。通过蒸压法将磷石膏制备为α型高强石膏是磷石膏资源化利用的一种有效方法，但蒸压参数和磷石膏中所含杂质对α型高强石膏品质会造成影响。因此，本文分别在不同蒸压参数和不同可溶性磷、氟掺量下对磷石膏进行蒸压，研究蒸压参数和可溶性磷、氟杂质对α型高强石膏物理化学性质的影响。 首先，以磷石膏为原料，单独考察各蒸压参数对蒸压石膏样品的物相组成、α半水石膏晶体相对结晶度、微观形貌及物理性能的影响。结果表明：控制蒸压温度在120~140℃范围内，且蒸压时间大于3h，可使磷石膏中二水石膏完全转化为α半水石膏，且样品中α半水石膏晶体相对结晶度高、微观形貌完整、其水化硬化体力学强度高；若蒸压温度低于120℃或蒸压时间小于3h，会使磷石膏中二水石膏转化不完全，蒸压温度高于140℃，则会导致α半水石膏继续脱水形成无水石膏。液固比对磷石膏中二水石膏的转化率影响较小，但对蒸压样品中α半水石膏晶体的相对结晶度和微观形貌影响大，控制液固比为0.25，可得到相对结晶度高、晶体微观形貌完整、长径比小的α半水石膏产品，过高或过低的液固比，不仅会使α半水石膏晶体相对结晶度减小和长径比变大，还会导致晶体生长不完整，晶体表面粗糙。干燥温度会影响蒸压样品的物相组成和α半水石膏晶体相对结晶度，干燥温度过低会使蒸压样品中α半水石膏水化为二水石膏，过高则会使α半水石膏脱水生成无水石膏；在保证α半水石膏不水化的前提下，蒸压样品附着水的脱除速率会影响蒸压样品中α半水石膏的相对结晶度，附着水脱除速率过快，会导致α半水石膏晶体相对结晶度降低。 其次，以经充分水洗除杂后的磷石膏为原料，单独考察可溶性磷、氟掺量对磷石膏饱和溶解度的影响。结果表明：可溶性磷和可溶性氟对水洗磷石膏溶解度影响很大，少量的可溶性磷、氟就可大幅提高水洗磷石膏的溶解度；随着可溶性磷掺量的继续增大，其溶解度波动范围减小，当可溶性磷掺量大于0.8%时，其溶解度基本趋于稳定；可溶性氟掺量在0.05~0.2%范围内时，其溶解度波动范围较小，维持在10g·L-1左右，但当可溶性氟掺量大于0.3%时，其溶解度将再次大幅增大，超过17g·L-1。在可溶性磷或可溶性氟的溶液中，水洗磷石膏的溶解度随温度波动很小。 最后，以充分水洗除杂后的磷石膏为原料，单独考察可溶性磷、氟杂质对蒸压石膏样品的物相组成、α半水石膏晶体相对结晶度、微观形貌及物理性能的影响。结果表明：可溶性磷能提高磷石膏中二水石膏的转化率，同时也能提高蒸压样品中α半水石膏的相对结晶度。微量的可溶性氟虽然会降低磷石膏中二水石膏的转化率，却能提高蒸压样品中α半水石膏的相对结晶度，但当可溶性氟含量过多时，α半水石膏的相对结晶度又会将低。在不考虑其它杂质掺入和转晶剂掺入的前提下，磷石膏中一定量的可溶性磷有利于提高蒸压样品α半水石膏水化硬化体的物理性能，虽然同时也会延长水化硬化体的凝结时间，但这更有利于α半水石膏的实际应用；磷石膏中微量（0~0.1%）的可溶性氟可以显著提高α半水石膏晶体的相对结晶度，但随着可溶性氟含量的增加，α半水石膏水化过程会生成更多的难溶物CaF2，导致凝结时间缩短，硬化体力学强度降低，不利于实际应用。
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