钢渣-磷酸体系对磷建筑石膏凝结性能的调节作用机制

田晓华，张宇，赵风清，2

（1河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄 050018；2河北省固体废弃物技术创新中心，河北石家庄 050018）

近年来，随着我国磷肥业快速发展，磷石膏的产生量也持续增加，目前已经成为我国年排放量和累计堆存量最大的固体废弃物之一[1]。据中国磷复肥工业协会统计，2018年全国磷石膏产生量为7800万吨，综合利用率仅为39.7%，累计堆放总量超3亿吨[2]。磷石膏的堆放不仅占用大量土地，而且会造成环境污染[3]。目前的主要利用途径是将磷石膏经煅烧制成建筑石膏，进而制备各种石膏基材料[4-6]。但是建筑石膏凝结硬化快，初凝时间一般只有3～10min，可操作时间短。实际应用中，需要添加适当的缓凝剂及其他外加剂来调节凝结时间[7-9]。

常用的石膏缓凝剂有有机酸及其可溶盐、碱性磷酸盐和蛋白类缓凝剂[10]。有机酸及其可溶盐、碱性磷酸盐的使用会造成石膏制品较大的强度损失，而蛋白质类缓凝剂的缓凝效果虽好但成本较高[11-13]。尤其是受煅烧工艺和磷石膏原材料限制，煅烧磷石膏产品凝结硬化性能变化较大，缓凝剂大多存在一定的适应性问题。陈雄木[14]提出利用冶金废渣对β-半水石膏的凝结时间进行调节的方法，该方法具有成本低、力学强度损失较小的优点。研究发现直接使用钢渣只对部分特定品种的磷建筑石膏有缓凝效果，缺乏普适性，应用受到一定限制。因此，建立一种低成本、适应性广的磷建筑石膏凝结时间调控方法，对磷石膏的高质量建材化应用具有重要意义。……