（应用化学专业论文）刻度氟石膏改性利用及高含氟废水处理研究.pdf

m o d i f i c a t i o na n d a p p l i c a t i o no ft h e w a s t e f l u o r g y p s u ma n dt h e t r e a t i n go fh i g hc o n c e n t r a t i o n sf l u o r i d ew a s t e w a t e r 翰d y a h b e ( c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t s f o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g a p p l i e dc h e m i s t r y c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e t e c h n o l o g y s u p e r v i s o r p r o f e s s o ry a n gd a o w u a p r i l ，2 0 1 1 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑霞声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：粕( ；彩日期：矽j 1 年岁月万日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“) 作者签名：妣物 导师签名：桫、 日期：加j 1 年岁月2 歹l 1 日期：勿f 年岁月万日 l - - - 一 摘要 随着工业化的加速发展，“三废”的排放量迅速增加，对环境的污染能力超过环境 自身的净化能力。氟石膏是氟化盐厂生产氢氟酸过程中排放的废渣，每生产l t 氢氟酸 将产生4 5 t 氟石膏，目前，困内氟石膏废渣的年排放量大概为1 0 0 多万t 。大量废弃氟 石膏的堆放，不但占用农、林用地，而且影响周边农作物和水资源，如何加以综合治理， 变废为宅成为非常重要且迫切的课题。同时，氟化盐厂等排放的含氟废水的排放总量每 年也以成万吨地急剧增加，氟污染越来越严霞，如何使排放的含氟废水达到了污水综 合排放标准( g b 8 9 7 8 - - 1 9 9 6 ) 的一级标准也成为非常重要且迫切的课题。 本课题以湖南湘乡氟化学有限公司排放的废弃氟石膏为研究对象，分析了其主要化 学成分及矿物组成；研究了水膏比、温度、可溶性杂质、p h 值、保水剂掺量和粉磨细 度等对氟石膏水化硬化性能的影响；用氟化学有限公司的酸性废渣为原料，研制了酸性 改性液，解决了氟石膏做建筑材料时碱度过高的问题；通过水化硬化性能结果，确定废 弃氟石膏的改性| 艺，并提出了生产工艺流程，得到了改性氟石膏，测试了改性前后的 氟石膏的基本性能变化，并通过s e m 观察改性前后氟石膏的基本形貌；将改性氟石膏 做应用性能测试，并用八通道微量壁热仪( t a ma i r ) 测试了改性氟石膏对水泥水化热 的影响。结果表明：改性后氟石膏的性能较改性前明显提高；改后晶体形貌变成斜方板 状或短柱状，晶体之间相瓦交错且搭接更密实；用改性氟石膏代替天然石膏做水泥缓凝 剂时，凝结时间、安定性和s 0 3 方面均符合国家标准；单掺粉煤灰或双掺粉煤灰和氟石 膏都可大幅度降低水化热，从而减水混凝土开裂事故；双掺解决了只单掺粉煤灰时早期 抗压强度过低的问题；用于粉刷石膏时，各项性能都符合国家标准，且性能优异。 在含氟废水处理方面，本课题针对湖南有色湘乡氟化学有限公司生产实际中存在的 问题，采用石灰乳一聚合氯化铝两段进行除氟试验，确定了一段和二段的最佳工艺条件， 同时将混凝剂聚合氯化铝和硫酸铝混凝效果进行了对比研究。结果表明：一段工艺参数 为：石灰乳投加鼍使c a 2 + 蛎c a 2 + 理i e = 2 眦5 ，中和反应时间：3 0 , - - 5 0 r a i n ，搅拌强度： 1 5 0 r m i n ；沉淀时间：9 0 - - - 1 2 0 m i n ；二段工艺参数为：聚合氯化铝投加鼍：5 0 0 m g l ；混 凝沉降p h 值：6 8 时，废水中【f 均在5 6 m g l 以下，达到了污水综合排放标准 ( g b 8 9 7 8 - - - 1 9 9 6 ) 的一级标准；聚合氯化铝的效能在许多方面优于硫酸铝，如投药量少、 p h 和温度的变化适应性强等：投加p a c 比未加p a c 的沉降速度明显提高。 本课题能真正实现对废弃物氟石膏的资源化利用，从而得到环境效益与经济效益的 双丰收。另外，高含氟废水的处理 艺改进后具有工艺简单、处理效果好、能耗低、药 耗少等优点。 关键词：废弃氟石膏：酸性改性液；改性工艺：应用性能；含氟废水；硫酸铝；聚合氯 化铝 i i a b s t r a c t w i t ht h ea d v a n c eo fi n d u s t r i a l i z a t i o np r o c e s s ，t h ea m o u n t o ft h et h r e ew a s t e si si n c r e a s e d a n dt h ep o l l u t i o nc a p a c i t yo ft h e t h r e ew a s t e st ot h ee n v i r o n m e n th a se x c e e d e dt h e e n v i r o n m e n ts e l f - p u r i f i c a t i o na b i l i t y f l u o r g y p s u mi sab y p r o d u c to ft h ep r o d u c t i o no f h y d r o f l u o r i ca c i du s i n gc o n c e n t r a t e ds u l f u r i ca c i da n df l l u o r i t e si nf l u o r i t es a l tp l a n t s f o r e v e r yt o no fh y d r o f l u o r i ca c i d , t h e r ea r ea p p r o x i m a t e l y4 5t o n so ff l u o r g y p s u mp r o d u c e d a n dt h ep r e s e n td o m e s t i co u t p u to ff l u o r g y p s u mi sm o r et h a no n em i l l i o nt o n sp e ry e a r t h e w a s t ef l u o r g y p s u mo c c u p i e sc o n s i d e r a b l el a n da n da f f e c t st h es u r r o u n d i n gc r o p sa n dw a t e r r e s o u r c e s h o wt oc h a n g et h ew a s t ei n t ot h et r e a s u r ei sav e r yi m p o r t a n ta n du r g e n tp r o b l e m m e a n w h i l e ，t h et o t a le m i s s i o na m o u n to ff l u o r i d ew a s t e w a t e rh a si n c r e a s e dd r a m a t i c a l l yi n m i l l i o n so ft o n sp e ry e a r t h ef l u o r i n ep o l l u t i o nh a sb e c o m em o r ea n dm o r es e r i o u s h o wt o m a k et h ed i s c h a r g ew a s t e w a t e rm e e tt h ef i r s tl e v e lc r i t e r i as p e c i f i e di ni n t e g r a t e dw a s t e w a t e r d i s c h a r g es t a n d a r d ( g b8 9 7 8 - 19 9 6 ) i sav e r yi m p o r t a n ta n du r g e n tt a s k t h ew a s t ef l u o r g y p s u mw a so b t a i n e df r o mh u n a nn o n f e r r o u sf l u o r i n ec h e m i s t r yc o ， l t d ，a n di t sm a i nc h e m i c a lc o m p o s i t i o na n dm i n e r a ls t r u c t u r ew e r ee l a b o r a t e l ya n a l y z e d t 1 1 e e f f e c t so ft h er a t i oo fg y p s u ma n dw a t e r , t e m p e r a t u r e ，s o l u b l ei m p u r i t y ，p hv a l u e ，w a t e r r e t a i n i n ga g e n tc o n t e n ta n dp o w d e rg r i n d i n gf i n e n e s so nt h eh y d r a t i o n - h a r d e n i n gp r o p e r t i e so f t h ew a s t ef l u o r g y p s u mw e r es t u d i e d t h ea c i dw a s t er e s i d u ef r o mt h ef l u o r i d es a l tf a c t o r yw a s w a s h e dt oo b t a i nt h ea c i d i cm o d i f i e ds o l u t i o n 1 1 1 ea c i d i cm o d i f i e ds o l u t i o nc o u l ds o l v et h e p r o b l e mo fh i g hb a s i c i t yw h e nt h em o d i f i e df l u o r g y p s u mw a su s e da sb u i l d i n gm a t e r i a l s 1 h e m o d i f i e dt e c h n o l o g yo ft h ew a s t e f l u o r g y p s u mw a sd e t e r m i n e db yt h e r e s u l t so f h y d r a t i o n - h a r d e n i n gp r o p e r t i e s ，a n dt h em o d i f i e df l u o r g y p s u mw a sa b t a i n e d b e s i d e s ，t h e p r o d u c t i o np r o c e s sw a sp r o p o s e d t h eb a s i cp e r f o r m a n c e so ff l u o r g y p s u mw e r et e s t e db e f o r e a n da f t e rm o d i f i c a t i o n , a n dt h es c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p y ( s e m ) w a se m p l o y e dt o a n a l y z et h ec h a n g e si nm o r p h o l o g y t h e n , t h ea p p l i c a t i o np e r f o r m a n c e so ft h em o d i f i e d f l u o r g y p s u mw e r et e s t e da n dt h ee i g h t - c h a n n e lm i c r o c a l o r i m e t e r ( t a ma i r ) w a se m p l o y e d t o s t u d yt h ea p p l i c a t i o np e r f o r m a n c eo ft h em o d i f i e df l u o r g y p s u mr e s p e c t i v e l y n e e x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t et h a tt h ep e r f o r m a n c eo ft h ef l u o r g y p s u mi ss i g n i f i c a n t l y i l l i m p r o v e d 1 1 1 em o r p h o l o g yo ft h ec ：r y s t a lo ft h ef l u o r g y p s u mw a sc h a n g e df r o mb l o c ka n d p a r t i c l ei n t ot r i m e t r i ca n ds h o r tc o l u m n t h i sf l u o r g y p s u mc r y s t a ls t a g g e r e dm u t u a l l ya n d i m p r o v e dt h es t r e n g t ho fh a r d e n e db o d y t h em o d i f i e df l u o r g y p s u ma sas u b s t i t u t ef o rn a t u r a l g y p s u ma sc e m e n tr e t a r d e rc a nm a k et h es e t t i a gt i m e ，v o l u m es t a b i l i t y , a n dt h es 0 3c o n t e n to f c e m e me ta i t om e e tt h en a t i o n a ls t a n d a r d s 1 1 1 en ya s ha n df l u o r g y p s u mc o u l dr e d u c et h e h e a to ft h eh y d r a t i o nt oa v o i dt h ec r a c k i n ga c c i d e n to fc o n c r e t e w h e nt h em o d i f e d f l u o r g y p s u mw a su s e da sh i g he a r l y s t r e n g t hc e m e n t , t h e3 - d a y sc o m p r e s s i v es t r e n g t hw a s g r e a t l ye n h a n c e dc o m p a r i n gt ot h ef l ya s hs i n g l e d o p e dc e m e n t , w h i c hi n d i c a t e st h a tt h e f l u o r g y p s u mb e a r e dt h ef u n c t i o no fe n h a n c i n gt h ee a r l ys t a g ec o m p r e s s i v es t r e n g t ho f c o n c r e t e 彤西肋t h em o d i f i e df l u o r g y p s u mw a su s e di np l a s t e r i n gg y p s u m ，t h ep e r f o r m a n c ei s i nl i n ew i t hn a t i o n a ls t a n d a r d s t h ef u o r i d ew a s t e w a t e ro fh u n a nn o n f e r r o u sf l u o r i n ec h e m i s t r yc o ，l t d c a l ln o tm e e t t h ed i s c h a r g es t a n d a r d n et w os t a g ef l u o r i d er e m o v a lo fm i l k - p a cw a sa d o p t e da n dt h e o p t i m u mp r o c e s sp a r a m e t e r sw e r ed e t e r m i n e d b e s i d e s ，t h ef l o c c u l a n te f f e c to fp a ca n d a l u m i n u ms u l f a t ea l s ow e r ec o m p a r e d t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec o n c e n t r a t i o n so ff l u o r i d e i o ni nw a s t e w a t e rw e r eu n d e r5 6m g ，lw h e nt h ep r o c e s sp a r a m e t e r so ft h ef i r s ts t a g ew e r e d e s i g n e dl i k et h a tt h ep hv a l u ew a s1 2w i t ht h ev a l u eo fc a a c t u a l c a t h e o m i c a lb e t w e e n2 0a n d 2 5w i t ht h es t i r r i n gt i m ew a sb e t w e e n3 0a n d5 0m i n , t h es t i r r i n gi n t e n s i t yw a s15 0r r a i n , t h e p r e c i p i t a t i o nt i m ew a sb e t w e e n9 0a n d12 0r a m , a n dt h ep r o c e s sp a r a m e t e r so ft h es e c o n d s t a g ew e r ed e s i g n e dl i k et h a tt h ep a cd o s a g ew a s5 0 0m g l ，t h ep h v a l u ew a sb e t w e e n6a n d 8 0 ，r e a c h i n gt h ef i r s tl e v e lc r i t e r i as p e c i f i e di ni n t e g r a t e dw a s t e w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r d ( g b 8 9 7 8 19 9 6 ) t h ep e r f o r m a n c eo fp a ci ss u p e r i o rt oa l u m i n u ms u l f a t e ，s u c ha sl e s s d o s a g e ，s t r o n ga d a p t a b i l i t yo fp ha n dt e m p e r a t u r ec h a n g e s ，e t c t h er e s e a r c hs u b j e c tc a nr e a l l ya c h i e v et h er e s o u r c eu t i l i z a t i o no ft h ew a s t ef l u o r g y p s u m a n db e n e f i t sb o t ht h ee n v i r o n m e n t a la n dt h ee c o n o m i c i na d d i t i o n , t h ei m p r o v e dt r e a t m e n t p r o c e s so ft h eh i 曲f l u o r i d ew a s t e w a t e ri ss i m p l e ，a n di t st r e a t m e n te f f e c ti sg o o d b e s i d e s ， t h i st e c h n o l o g yh a sl o we n e r g yc o n s u m p t i o na n dl o wr e a g e n td o s a g e k e y w o r d s ：w a s t ef l u o r g y p s u m ，a e i d v i e m o d i f i e d f i q u i d ，m o d i f i e dt e c h n o l o g y , p e r f o r m a n c e p r o p e r t i e s ， f l u o r i d ew a s t e w a t e r ,a l u m i n u m s u l f a t e , p o l y a l u m i n i u mc h l o r i d e i v 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第一章绪论 1 1 废弃氟石膏及高含氟废水的来源及危害1 1 1 1 废弃氟石膏的来源及危害1 1 1 2 高含氟废水的来源及危害l 1 2 废弃氟石膏的改性利用的国内外研究现状。2 1 3 含氟废水的处理方法及工艺概述5 1 3 1 含氟废水的处理方法概述5 1 3 2 含氟废水的处理工艺概述7 1 4 废弃氟石膏改性利用的产业化前景。9 1 5 研究目标1 0 1 6 研究内容1 0 1 7 创新点一1 1 第二章废弃氟石膏的改性 2 1 试验原料1 2 2 2 主要试验仪器1 3 2 3 测试方法1 4 2 3 1 氟石膏水化率的测定1 4 2 3 2 氟石膏溶解度的测定1 4 2 3 3 氟石膏的粉磨制度1 5 2 3 4 氟石膏物理力学性能的测定1 5 2 3 5x r d 试验16 2 3 6s e m 试验1 6 2 4 废弃氟石膏水化硬化性能的影响因素研究1 6 2 4 1 不同水膏比对废弃氟石膏溶解度的影响。一1 6 2 4 2 温度对废弃氟石膏水化率的影响1 8 2 4 3 可溶性杂质对氟石膏水化硬化性能的影响1 9 2 4 4p h 值对废弃氟石膏水化率和抗压强度的影响2 0 2 4 5 保水剂甲基纤维素的对氟石膏原样的性能影响2 l 2 4 6 不同粉磨细度对氟石膏性能的影响2 2 2 4 7 晶种对氟石膏水化率的影响2 3 2 5 废弃氟石膏的改性2 4 2 5 1 废弃氟石膏改性方案的确定2 4 2 5 2 废弃氟石膏工艺流程图2 5 2 5 3 废弃氟石膏改性生产工艺流程图2 6 2 5 4 废弃氟石膏改性i j 后的基本性能2 7 2 5 5 废弃氟石膏改性前后的微观形貌2 8 2 6d 、结2 8 第三章改性氟石膏在水泥和建材中的应用 3 1 试验原料2 9 3 2 测试方法3 0 3 2 1 水泥基本性能的测定3 0 3 2 2 水泥水化热的测试3 0 3 3 改性氟石膏用做水泥缓凝剂时的应用性能测试3 1 3 4 改性氟石膏与粉煤灰在降低水泥水化热上的应用3 2 3 4 1 粉煤灰对水泥水化热的影响3 3 3 4 2 双掺改性氟石膏和粉煤灰对水泥水化热的影响3 5 3 4 3 不同温度对双掺胶凝材料水泥水化热的影响3 6 3 5 改性氟石膏作水泥早强剂的使用3 7 3 6 在粉刷石膏上的应用3 8 3 7 小结。3 9 第四章石灰乳一聚合氯化铝处理高含氟废水的研究 4 1 主要试验仪器及药品4 0 4 1 1 主要试验仪器4 0 4 1 2 主要试验药品4 1 4 2 废水水质及溶液的配制4 1 4 2 1 废水水质4 1 4 2 2 溶液的配制4 1 4 3 一段除氟工艺参数的确定4 2 4 3 1p h 值对除氟的影响4 2 4 3 2 搅拌时间对一段除氟效果的影响4 3 4 3 3 沉淀时问对一段除氟效果的影响4 3 4 3 4 搅拌强度对一段除氟效果的影响4 4 4 3 5 一段除氟工艺参数4 4 4 4 二段除氟工艺参数的确定4 5 4 4 1p h 值对二段除氟效果影响4 5 4 4 2 聚合氯化铝添加量对二段除氟效果影响4 5 4 4 3 二段除氟工艺参数4 6 4 5 硫酸铝和聚合氯化铝处理高浓度含氟废水的对比研究4 6 4 5 1p h 变化对混凝效果的影响对比4 6 4 5 2 混凝剂投加量对混凝效果的影响对比4 7 4 5 3 温度对混凝效果的影响对比4 8 4 5 4 沉降速度的对比4 9 4 6 静态放大试验5 0 4 7 ，j 、结。51 第五章其它除氟工艺流程探讨 5 1 同离子效应除氟工艺5 2 5 2 两段沉淀法除氟流程工艺5 3 5 3 晶种效应除氟工艺5 4 5 4 ，j 、结一5 5 结论与展望5 6 参考文献5 9 致谢“ 附录a ( 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文和取得的其它成果) 6 5 第一章绪论 1 1 废弃氟石膏及高含氟废水的来源及危害 1 1 1 废弃氟石膏的来源及危害 氟石膏是氟化盐厂生产氢氟酸( h f ) 过程中排放的废渣，其无水硫酸钙( c a s 0 4 ) 的 质量分数达9 0 以上，不经过处理的废弃氟石膏难以直接被利用，主要是因为氟石膏属 于水化硬化性能极差的i i 型无水石膏【1 1 。湖南有色湘乡氟化学有限公司( 以下简称湘氟 公司) 是目前全球最大的氟化学品生产企业，现有废弃氟石膏约4 5 0 万吨，且每年还有 约1 2 万吨新氟石膏产生，据初步调查全国有3 0 0 0 多万吨废弃氟石膏未被利用【2 1 。 迅速发展的氟化工、有机工业和铝工业对氢氟酸及氟化盐的需求不断增加，这些化 工行业产生的废渣氟石膏也随之增加，大量废弃氟石膏的堆放，不但占用农、林用地， 而且影响周边农作物和水资源，如图1 1 和图1 2 所示为湘氟公司排放的废弃氟石膏及 造成的环境污染。 图1 1 湘氟公司堆放的4 5 0 多万吨氟石膏 f i g 1 1t h e4 5 0m i l l i o nt o n so f h u n a n n o n f e r r o u sf l u o r i n ec h e m i s t r yc o ，l t d 1 1 2 高含氟废水的来源及危害 图1 2 堆放厂附近被污染的 水资源 f i g , 1 二2t h ec o n t a m i n a t e dw a t e r i ny a r d sn e a r 工业的飞速发展除造成大鼍固体废弃物的堆存外，带来的水污染也是目前面对的另 一环境问题。工农业对氟及其化合物的需求越来越大，生产氟及其化合物的企业排放的 含氟废水总鼍越来越多【3 4 】。高含氟废水主要来源于含氟矿物的开采、铝加 、氟化盐的 生产、电子、玻璃、金属冶炼、电镀、化工、农药、化肥及火电等行业；如某个小型灯 泡厂的玻壳自动清洗装置和再生产工艺每天排出的含氟废水大约为6 0 吨，氟浓度都在 1 5 0m g l 左右；年产6 0 0 0 吨的氢氟酸生产厂高含氟废水的排放量在6 万吨左右，氟浓 度都在1 0 0 0m g l 以上；这些行业排放的含氟废水大多没经过除氟就直接排放或是处理 后的水未达到污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 一级排放标准，这都会使附近氟 污染加重1 5 】。 浓度超过一定值的氟对人、牲畜和农作物等都有不良影响1 6 1 。氟是人体不可缺少的 微量元素，饮用水中氟浓度为o 5 l m g l 时，则对人体较适宜；如果饮用水缺氟，则容 易患龋齿病，超过l m g l 的水，容易患氟斑牙病；长期饮用水中氟浓度在3 - - 6 m g l 之 间的，则会产生氟骨病，达到8 m g l ，则会引起骨质硬化；如人体每天从空气、食物或 水中摄入5 0 m g 氟，则会导致甲状腺疾病，摄入2 0 - - - 8 0 m g 氟，则导致骨骼氟中毒，摄入 l o o m g 氟，则阻碍身体发育，摄入1 2 5 m g 氟，则会发生肾状疾病；如果一次摄入2 5 9 左右的氟，则很快就会死亡 t q o l 。所以，如果含氟工业废水达不到国家标准，对人的健康 会产生严重影响。牲畜的组织中一般都存在少量氟，牲畜吸收少最的氟不会导致机体病 变，当长期摄入氟的量超过一定值，会使其发生氟中毒，甚至使机体发生严重病变，如 食欲减退、骨质发生软化、肝功能受到损害或造成死胎等【l l ，1 2 1 。农作物中一般也含有少 量的氟，大部分集中在含磷多的部位，叶片的含氟量最高【l 。如农作物中氟的含量过高， 则会危害胚芽和抑制种子的发芽；农作物组织中的钙、叶绿素与含镁活化酶中的镁都可 会被氟析出，形成一种络合物，导致酶失去作用1 1 4 。国内外环保及卫生领域一直将工业 含氟废水的处理j 艺研究和氟含量的控制作为重要研究课题。 1 2 废弃氟石膏的改性利用的国内外研究现状 氟石膏是一种宝贵的资源，处理后无毒无害，且性能独特 1 5 1 。在欧美国家，将废弃 氟石膏作为资源并在工业生产中综合利用已经很长时间，而我国在废弃氟石膏的综合利 用方面还处于起步阶段 i c , - t 9 1 。国内外对废弃氟石膏的应用研究主要体现在以下几方面： ( 1 ) 作水泥缓凝剂 水泥生产中为了调节凝结时间，一般要掺入大约5 的石膏作缓凝剂，石膏中c a s 0 4 的质量分数应大于6 5 ，目前国内常用的水泥缓凝剂是天然硬石膏，而氟石膏与天然石 膏具有非常接近的化学成分，故可考虑用成本低的氟石膏替代天然石膏用作缓凝剂i z o 2 h 。 水泥工业日新月异，蓬勃发展，据国家统计局最新统计数据显示，仅2 0 0 9 年我国年产水 2 泥总量就为1 6 5 亿吨，可见每年的水泥生产量之大，如果用成本低的氟石膏替代天然硬 石膏用作缓凝剂，则会消耗大量的废弃氟石膏，同时会使水泥的生产成本显著降低，从 而达到环境效益与经济效益双赢的目标。如朱晓莉等1 2 2 i 研究了用废弃氟石膏替代天然石 膏用做矿渣水泥的缓凝剂，结果表明：当掺量相同时，掺氟石膏的水泥强度优于掺天然 石膏的水泥强度，但其终凝时间长达2 d ，这对混凝土的施： 不利，所以为了缩短凝结时 间，应降低氟石膏的掺量。湖南衡阳市白水泥厂分别将氟石膏与二水石膏用做白色硅酸 盐水泥的缓凝荆，并进行应用性能的对比试验，结果表明：掺氟石膏的水泥凝结时间要 比掺j 一：水石膏短l 2 h ，且水泥各龄期的强度也提高约1 0 ，说明用氟石膏替代二水石膏 用做白水泥缓凝剂可提高水泥强度，且对水泥质奄和白度无影响瞄】。现阶段改性氟石膏 掺量较低，利用率不高 2 4 - 2 0 3 。 ( 2 ) 用于制复合水泥 目前很多研究者开展采用工业废渣制复合水泥，常使用的工业废渣有粉煤灰、脱硫 石膏、氟石膏、磷石膏等。 s i n g hm 等1 2 7 - 3 0 ! 提出用氟石膏、粉煤灰和水泥制作胶凝材料，这种胶凝材料水化后生 成二水石膏( c a s 0 4 - 2 h 2 0 ) 、钙矾石( c 3 a 3 c a s 0 4 3 0 3 2 h 2 0 ) 和c s h 凝胶；三种水化 产物形成结构致密的浆体，从而让胶凝材料在长时间内拥有较好的耐水性；激发剂能加 快c 3 a 3 c a s 0 4 3 f f - - 3 2 h 2 0 的生成，而c 3 a 3 c a s 0 4 3 0 - - 3 2 h 2 0 可与粉煤灰中的s i 0 2 、活 性砧2 0 3 、f e 2 0 3 、c a o 等活性组分反应，进而缩短胶凝材料的凝结时间、提高其抗压强 度等；反应中生成的c a ( o i i ) 2 可用做粉煤灰的碱性激发剂，氟石膏中含有的c a s 0 4 可做 粉煤灰的硫酸盐激发剂，在这两种激发剂的作用下，粉煤灰的活性被快速激发。周万良 等一研究了用氟石膏、粉煤灰及水泥配制一种新型水硬性复合胶凝材料，这种复合胶凝 材料的组成为：水泥：1 5 左右，氟石膏和粉煤灰：8 5 左右，结果表明：这种固体废 渣高掺入的胶凝材料不仅成本低廉，且在性能上有良好的体积安定性，所以是一种较好 的环保型材料。e s c a l a n t e g a r c i a 儿等 3 2 1 研究了用氟石膏、粉煤灰等复合制胶结材，并研 究了这种胶结材：f ：湿养护的最佳条件及强度的发展过程，结果表明：在2 0 c 的条件下， 湿养护利于胶结材强度的增长；在6 0 c 的条件下，湿养护会明显抑制胶结材的水化，同 时，干养护会导致胶结材失水破碎。付毅l 一研究了用氟石膏、粉煤灰及水泥等复合配制 一种新型充填胶结材，氟石膏、粉煤灰替代等量水泥做充填材料，结果表明：同等强度 下，这种新型充填胶结材充填体中的水泥鼍从1 8 0 k g m 3 降到1 2 0 k g m 3 ，比普通水泥胶 结充填的水泥用量降低3 3 ，大幅度降低了充填成本，同时解决了长期以来单掺粉煤灰 3 固化速度慢的问题。 ( 3 ) 用于制粉刷石膏 目前粉刷石膏在工业发达国家应用较为普遍，如德国7 0 的抹灰材料采用的是粉刷 石膏，英国石膏总量的5 0 是粉刷石膏，我国对粉刷石膏的研究是从2 0 世纪8 0 年代开 始的。 1 9 9 0 年，受建设部委托，山东省建筑科学研究院用氟石膏为主要原料，研制了一种 内墙石膏抹灰材料，又名f 型粉刷石膏，1 9 9 5 年，f 型粉刷石膏通过了部级鉴定删。李 汝奕等 3 5 1 研究了用淄博化工厂排放的废弃氟石膏做为：e 要原料，按配方掺入激发剂、减 水剂及保水剂等进行改性处理，然后再加入适量的复合保水剂、掺合料及引气剂等，化 学改性后，然后再将其磨细混匀，即得到粉刷石膏，结果表明：粉刷石膏的应用性能指 标均达到国家行业标准，且具有流动性能好、不泌水、耐水性强、平整度高及体积稳定 性好等优点。 ( 4 ) 用于制备新型保温砂浆和保温墙板 保温砂浆主要用于建筑物的内外墙保温，可阻止市内温度的传递过快而变化，节约 空调、供暖费用。氟石膏可用来制新型保温砂浆，如李明卫等1 3 6 1 研究了用氟石膏及玻化 微珠等为主要材料，并加入少量水泥和外加剂，得到新型保温砂浆，并分析了砂浆的成 分、应用性能及微观形貌，结果表明：这种新型保温砂浆的质地轻、导热系数较小、性 能非常稳定、且隔热防火，具有绿色环保璎的高性能保温材料优点。张锦峰等 r q 研究了 用氟石膏、粉煤灰盐做原料，用盐类激发荆改性，然后用松香类发泡剂发泡，得到了一 种复合保温墙板。结果表明：这种复合保温墙板的应用性能指标均达到或优于检测标准 的规定值，且制作工艺流程短、成本低、可降低污染。 ( 5 ) 用于陶瓷石膏模具 工艺上对陶瓷石膏模具的要求有表面光滑、机械强度高、二水石膏含量高及经久耐 用等，而经漏天堆放及自然水化后的氟石膏即能这种要求嗍。 ( 6 ) 用氟石膏制硫酸钾 国内外一直将石膏生产硫酸钾作为研究藿点，随着环保意识的增加，越来越多的人 开始研究固体废弃物的综合利用，目前，在采用氟石膏制硫酸钾的研究方面，我国已经 有了突破性进展，如平泉龙威化工集团公司即将投产用氟石膏作为t 要原料制硫酸钾的 工程【3 9 1 。 ( 7 ) 其它方面应用 4 氟石膏还可用作建筑砌块和地板、炉渣砖、建筑纸面石膏板及石膏装饰板等，但市