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基于温度效应的半水磷石膏水化反应热动力学模型

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工程科学学报 2022年第11期44卷 1811-1820页

作者：王贻明王志凯吴爱祥彭青松李剑秋北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 贵州大学化学与化工学院贵阳550025

为扩大半水磷石膏(HPG)作为充填胶凝材料的工业应用半径,实现HPG资源化利用技术新突破.本文寻求一种在堆存过程中HPG水化反应放热量变化的模型,以了解其胶凝性能的变化情况.通过对初始温度为35、40、60和80℃的HPG堆体进行自由水质量分... 详细信息

为扩大半水磷石膏(HPG)作为充填胶凝材料的工业应用半径,实现HPG资源化利用技术新突破.本文寻求一种在堆存过程中HPG水化反应放热量变化的模型,以了解其胶凝性能的变化情况.通过对初始温度为35、40、60和80℃的HPG堆体进行自由水质量分数和温度监测,发现HPG自由水质量分数变化规律符合一级反应动力学模型,之后基于热力学和化学反应动力学基本理论,提出了一种关于堆存温度与时间关系的HPG水化反应热动力学模型.最后,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件,将HPG水化反应热动力学方程嵌入传热和ODE模块,对HPG堆体温度进行数值模拟,模拟堆体温度变化曲线与试验结果较为吻合,验证了所提出模型的可靠性.

关键词：半水磷石膏初始堆存温度自由水质量分数一级反应动力学热动力学数值模拟

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半水磷石膏充填体离子固化与尺寸效应

中国环境科学 2019年第1期39卷 210-218页

作者：兰文涛吴爱祥王贻明王佳才李剑秋北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 贵州川恒化工股份有限公司贵州福泉550500

针对磷石膏堆存所产生的环境污染问题,提出以无害化处理后的半水磷石膏(HPG)作为矿山充填材料的解决方案.以渗透试验、物性测试试验和化学成分测定等试验为基础,研究了HPG在不同石灰掺量、不同尺寸、不同养护龄期条件下的毒性浸出和浸... 详细信息

针对磷石膏堆存所产生的环境污染问题,提出以无害化处理后的半水磷石膏(HPG)作为矿山充填材料的解决方案.以渗透试验、物性测试试验和化学成分测定等试验为基础,研究了HPG在不同石灰掺量、不同尺寸、不同养护龄期条件下的毒性浸出和浸泡离子析出规律.结果表明,石灰添加量为2%时,HPG中的P、F等潜在有害元素固化效果最好,所制备的充填体试块3d单轴抗压强度可达7.4MPa;其抗渗透性相对于未添加石灰的HPG提高3000倍以上.通过浸泡实验测定了HPG在去离子水中的单位面积溶出速率,得出了暴露面积为4m^2时充填体中P、F、Ca^(2+)、SO_4^(2-)离子日均析出总量,分别为0.84、0.32、27.84、89.32g;同时发现HPG试块的离子析出具有尺寸效应,相同浸泡时间、固液比条件下,增大充填体尺寸可以减小离子析出速率.

关键词：半水磷石膏离子固化离子析出尺寸效应矿山充填无害化处置

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半水磷石膏充填强度影响因素试验

哈尔滨工业大学学报 2019年第8期51卷 128-135页

作者：兰文涛吴爱祥王贻明李剑秋北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 金属矿山高效开采与安全教育部重点试验室北京100083 贵州川恒化工股份有限公司贵州福泉550500

为充分利用半水磷石膏的胶凝活性,将半水磷石膏作为矿山充填胶凝材料,采用XRD、XRF和SEM分析半水磷石膏的物化性质和微观形貌;通过正交试验,确定半水磷石膏充填材料的最优配比为生石灰掺量1.5%、尾砂掺量0%、结晶水质量分数5%;单因素试... 详细信息

为充分利用半水磷石膏的胶凝活性,将半水磷石膏作为矿山充填胶凝材料,采用XRD、XRF和SEM分析半水磷石膏的物化性质和微观形貌;通过正交试验,确定半水磷石膏充填材料的最优配比为生石灰掺量1.5%、尾砂掺量0%、结晶水质量分数5%;单因素试验结果表明,半水磷石膏强度性能与生石灰掺量、搅拌时间正相关,与半水磷石膏结晶水质量分数、水溶磷质量分数、尾砂掺量负相关,为使半水磷石膏充填材料3d强度达到3MPa,充填材料中生石灰掺量应不少于1.5%,搅拌时间不少于10min,同时,半水磷石膏原材料水溶磷质量分数应小于4%、结晶水质量分数应小于10.3%,尾砂掺量不大于60%.微观分析表明,各影响因素主要通过影响半水磷石膏水化产物晶体形貌、晶体结合触点的强度和水化产物体积率对半水磷石膏充填体强度产生影响.

关键词：半水磷石膏微观结构充填配比影响因素强度特性

半水磷石膏的晶型、形貌及胶凝性能的影响因素研究

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人工晶体学报 2015年第9期44卷 2460-2467页

作者：杨林曹建新刘亚明贵州大学化学与化工学院贵阳550025 贵州大学资源与环境工程学院贵阳550025

考察了半水法湿法磷酸工艺参数液相SO2-4浓度,反应温度,磷酸浓度、磷矿粉掺量以及搅拌速度对半水磷石膏晶型、形貌及胶凝性能的影响。结果表明:影响半水磷石膏晶型的主要因素是液相SO2-4浓度、反应温度以及磷酸浓度。半水磷石膏颗粒主... 详细信息

考察了半水法湿法磷酸工艺参数液相SO2-4浓度,反应温度,磷酸浓度、磷矿粉掺量以及搅拌速度对半水磷石膏晶型、形貌及胶凝性能的影响。结果表明:影响半水磷石膏晶型的主要因素是液相SO2-4浓度、反应温度以及磷酸浓度。半水磷石膏颗粒主要是以不同取向的六方柱状半水硫酸钙晶体的聚晶形式存在。工艺参数对半水硫酸钙的晶体形貌有不同程度的影响,其中液相SO2-4浓度对晶体形貌影响最大。从兼顾半水法湿法磷酸生产工艺及调控半水磷石膏胶凝性能的角度出发,提出优化的生产工艺条件:磷酸溶液P2O5质量分数36%,磷矿粉掺量质量分数15.3%,液相SO2-4浓度20 mg·m L-1,反应温度95℃,搅拌速度135 r·min-1。在此工艺条件下,半水法湿法磷酸工艺可以副产出具有较好胶凝性能的半水磷石膏,抗折强度2.75 MPa,抗压强度5.28 MPa。

关键词：半水磷石膏晶型形貌胶凝性能

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基于正交试验的半水磷石膏充填配比优化

中国有色金属学报 2019年第5期29卷 1083-1091页

作者：兰文涛吴爱祥王贻明李剑秋北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 金属矿山高效开采与安全教育部重点试验室北京100083 贵州川恒化工股份有限公司福泉550500

针对二水磷石膏充填存在充填成本高、水泥耗量大、固结体强度低等问题,以半水磷石膏替代胶凝材料,通过正交试验法确定半水磷石膏充填的最佳配方,并对其流动性和微观结构进行研究。结果表明:通过配方优化,半水磷石膏充填体3 d、7 d、28 ... 详细信息

针对二水磷石膏充填存在充填成本高、水泥耗量大、固结体强度低等问题,以半水磷石膏替代胶凝材料,通过正交试验法确定半水磷石膏充填的最佳配方,并对其流动性和微观结构进行研究。结果表明:通过配方优化,半水磷石膏充填体3 d、7 d、28 d的强度可达到5.4 MPa、5.5 MPa、6.1 MPa,膏体坍落度为26 cm,扩展度为71cm。半水磷石膏充填配比中的3个影响因素为外加剂掺量、尾砂掺量和浆料浓度。对于3 d抗压强度影响最大的因素是外加剂掺量,对于7 d强度影响最大的因素是浆料浓度,对于28 d强度影响最大的因素是外加剂掺量,对于料浆流动性影响最大的是浆料浓度。半水磷石膏固结体由半水相转化为二水相,形成致密的晶体结构,表明以半水磷石膏制备的膏体料浆具备矿山充填的可行性。充填材料固体中废弃物用量占98%以上,成本较低,具有良好的经济效益和社会效益,推广应用前景良好。

关键词：膏体充填半水磷石膏正交试验微观结构固体废弃物

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半水磷石膏的矿物学特征

岩石矿物学杂志 2015年第6期34卷 827-834页

作者：杨林曹建新刘亚明贵州大学资源与环境工程学院贵州贵阳550025 贵州大学化学与化工学院贵州贵阳550025

讨论了半水磷石膏的化学组成、矿物组成、热性能、微观形貌以及胶凝性能。结果表明:半水磷石膏中主要化学组成为CaO和SO3,其总量达到70%,含有少量的结晶水和P2O5;半水磷石膏中含有放射性元素,但未超过GB/T6566-2010《建筑材料放射性核... 详细信息

讨论了半水磷石膏的化学组成、矿物组成、热性能、微观形貌以及胶凝性能。结果表明:半水磷石膏中主要化学组成为CaO和SO3,其总量达到70%,含有少量的结晶水和P2O5;半水磷石膏中含有放射性元素,但未超过GB/T6566-2010《建筑材料放射性核素限量》的限值;半水磷石膏矿物组成主要是α型的烧石膏相,但其放热峰面积小,主要以不同取向的硫酸钙晶体的聚晶形式存在,胶凝性能差,烘干强度仅为0.38 MPa。半水磷石膏与二水石膏制备的α型半水石膏在微观形貌上存在较大差异,将其直接应用于建筑材料还有待于进一步研究。

关键词：半水磷石膏矿物学特征胶凝性能建筑石膏

改性半水磷石膏/PVC复合材料的制备及性能

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现代塑料加工应用 2022年第2期34卷 5-7,15页

作者：郭茂余秋豪杨步雷鲁圣军王彩红贵州大学材料与冶金学院贵州贵阳550025 贵州大学化学与化工学院贵州贵阳550025 贵州开磷磷石膏综合利用有限公司贵州贵阳551109

利用熔融共混法制备改性半水磷石膏/聚氯乙烯(PVC)复合材料,研究了改性半水磷石膏含量对PVC复合材料性能的影响。结果表明:改性半水磷石膏可以提高PVC复合材料的疏水性;随着改性半水磷石膏含量的增加,PVC复合材料的断裂伸长率、热稳定... 详细信息

利用熔融共混法制备改性半水磷石膏/聚氯乙烯(PVC)复合材料,研究了改性半水磷石膏含量对PVC复合材料性能的影响。结果表明:改性半水磷石膏可以提高PVC复合材料的疏水性;随着改性半水磷石膏含量的增加,PVC复合材料的断裂伸长率、热稳定性和熔体流动速率均先升高后下降,拉伸强度逐渐降低。与纯PVC相比,改性半水磷石膏的质量份为5份时,PVC复合材料的拉伸强度降低了3.7MPa。

关键词：半水磷石膏聚氯乙烯热稳定性力学性能

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预处理半水磷石膏在护坡材料中的应用

非金属矿 2020年第3期43卷 93-95页

作者：潘玲曾刚熊灿丽杨成军贵州工程应用技术学院化学工程学院贵州毕节551700 贵州省煤化工工程2011协同创新中心贵州毕节551700 毕节市煤磷化工工程技术中心贵州毕节551700 广西建筑工程质量检测中心广西南宁530000

通过改善磷石膏的晶体结构对其进行除杂,确定半水磷石膏的预处理温度;基于半水磷石膏强度较低引入转晶剂以提高其强度,得出掺入0.03%硫酸铝预处理所得α半水磷石膏绝干抗压强度达到28.9 MPa。选用正交试验分析半水磷石膏、粉煤灰和腐殖... 详细信息

通过改善磷石膏的晶体结构对其进行除杂,确定半水磷石膏的预处理温度;基于半水磷石膏强度较低引入转晶剂以提高其强度,得出掺入0.03%硫酸铝预处理所得α半水磷石膏绝干抗压强度达到28.9 MPa。选用正交试验分析半水磷石膏、粉煤灰和腐殖土对磷石膏基护坡材料抗冲刷性的影响,得出半水磷石膏掺量对护坡材料的影响最大,最优参数组合下护坡材料的抗冲刷性为306.375 kg/(m2·h)。采用单因素分析半水磷石膏对护坡材料的抗折强度、发芽率和生长高度的影响,验证最优因素组合下护坡材料各性能较好;SEM分析表明护坡材料自形程度很低,孔隙较多,有利于植被生长。

关键词：半水磷石膏预处理正交试验护坡材料

β-半水磷石膏低温制备及固化铅污染土壤性能研究

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环境污染与防治 2019年第4期41卷 402-406页

作者：姜明明黄安宜王小书黄绪泉三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002 湖北省农田环境监测工程技术研究中心(三峡大学) 湖北宜昌443002 三峡库区生态环境教育部工程研究中心(三峡大学) 湖北宜昌443002

惰性材料、化学物质和工业废渣掺入磷石膏,低温制备改性β-半水磷石膏(MHG),并对其煅烧温度、抗压强度、凝结时间及固化铅污染土壤的效果进行研究。结果表明,磷石膏、矿渣、粉煤灰和生石灰按91∶4∶3∶2(质量比)制备的MHG性能最好,抗压... 详细信息

惰性材料、化学物质和工业废渣掺入磷石膏,低温制备改性β-半水磷石膏(MHG),并对其煅烧温度、抗压强度、凝结时间及固化铅污染土壤的效果进行研究。结果表明,磷石膏、矿渣、粉煤灰和生石灰按91∶4∶3∶2(质量比)制备的MHG性能最好,抗压强度达到6.47MPa,相对于β-半水磷石膏抗压强度提高了24.18%,凝结时间延长7～23min。MHG固化铅污染土壤,养护3d的铅浸出质量浓度为0.015～0.028mg/L,相对于水泥铅浸出质量浓度降低了43.90%～57.14%。

关键词：半水磷石膏煅烧温度铅浸出 pH