高掺磷渣水泥复合胶凝材料的制备研究开题报告

1.选题的目的及意义(含国内外研究动态)

1.1研究目的与意义

中国是世界上最大的水泥生产国。2005年我国水泥产量10.64亿吨；2008年，世界水泥总产量为28.57亿吨，中国水泥总产量接近14亿吨，占世界水泥总产量的一半。水泥制造业生产出来的CO2占全球人造CO2总量的5%。2009年水泥产量16.3亿吨，水泥产量占全球50%以上。同时从CO2的排放情况来看，1990~2005年，世界平均CO2增加率仅提高17%，而我国提高近100%。2005年世界CO2排放量262亿吨，我国CO2排放量53亿吨，居世界第二。所以，我国快速工业化、城市化过程能源消费和相应CO2排放的较快增长趋势与世界减排温室气体、保护全球气候目标形成越来越尖锐的矛盾。面对全球气候变暖和环境日益恶化的严重威胁，我国政府积极应对气候变化，2009年12月，在哥本哈根气候峰会上，庄严地提出了“到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%到45%的目标”。所以，推进技术创新，发展低碳能源技术，转变经济发展模式和社会消费模式，走低碳发展的道路，是我国协调经济发展和保护气候之间关系的根本途径。

磷渣是电热法生产黄磷时排出的一种工业废渣，通常生产黄磷大概要排放一磷渣。我国的黄磷实际产量按每年万来计算，其产渣是约为一万。堆放如此多的磷渣不仅占用大量耕地，且堆放的磷渣在雨水淋洗下，氟、磷溶出造成氟、磷对环境的污染。因此大力开发利用磷渣，不仅可减少磷渣的占地面积，减少磷渣对环境的污染。而且可将磷渣变为一种价值较高的潜在有用资源，增加社会效益和经济效益。淬冷后的磷渣是一种具有潜在活性的玻璃体，所以在水泥工业中通常用作混合材，用作水泥混合材时，水泥水化后的水泥石更加致密，增强抵抗海水和硫酸盐侵蚀的能力，其配制的混凝土具有良好的和易性、抗渗性以及后期强度增长高超过同掺量矿渣水泥等特点。但由于磷渣中和的存在，使磷渣硅酸盐水泥水化硬化速度减慢，凝结时间延长，早期强度低，严重制约磷渣作为水泥混合材的广泛推广使用。

通过本次研究，探讨如何最大限度的使用磷渣作为水泥混合材，从而激发磷渣的活性。同时对降低生产成本，保护环境，节约能源推进水泥发展也具有重大意义。

1.2磷渣利用的国内外研究动态

国内外对磷渣应用到目前的研究重点主要集中在建材行业，其中水泥工业中占大部分，很多研究取得一定的进展。研究表明，水淬冷粒化磷渣具有和粒化矿渣相似的玻璃结构，具备较高的潜在水硬活性，可以作为水泥掺合料使用。

某学者研究以磷渣代替硅酸盐水泥后对于高性能混凝土的性能的影响。结果表明：加入超细磷渣粉后，由于水化产物中的水化硅酸钙凝胶增加，碱生成量减少，导致水泥石结构致密，从而使混凝土的力学性能提高，其耐久性能相应也有较大的改善。

某学者发明一种制备磷渣硅酸盐水泥熟料的方法，制备的熟料包括将原材料石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾矿按一定的比例配料，混合均勾后，经共同粉磨一定时间，在新型干法水泥的预分解窑系统中按照一定的工艺制度烧制而成，各原料的配合比为：70~85wt%石灰石、5~7wt%硫酸渣、1.5~3wt%江砂、8~15wt%磷渣、0.5~5wt%尾矿。该发明充分利用工业废弃物磷渣、硫酸渣和尾矿为原材料，成功地制备硅酸盐水泥熟料，不仅极大缓解水泥工业中对优质石灰石、粘土和铁矿石的资源需求的问题，提高熟料的产量和质量，降低产品价格，为工业废弃物的处理提供一种较为理想的应用途径，而且可以极大地节约资源和能源，减少工业废弃物的排放所造成的环境污染。该发明技术方法简单，易于在新型干法水泥厂推广和应用。

国内外研究人员对磷渣活性的激发措施也进行了研究。某学者研究了水玻璃为碱激发剂，对掺加磷渣水泥的力学性能的影响。通过实验的研究，提出最佳的碱激发剂掺量、模数等。并且在研究力学性能的基础上，研究碱激发剂对水泥的凝结时间等性能的影响规律。某学者对掺加磷渣的硅酸盐水泥进行改进，通过机械活化的物理方法和化学激发两种方法来改善掺磷渣的水泥的凝结时间以及水泥的早期强度。研究表明，掺加的盐如硫酸钠、烧石膏以及明巩石等都能提高掺加磷渣的水泥早期强度，但硫酸钠会导致掺磷渣水泥的后期强度的降低，复合掺加这些材料对水泥的性能没有明显的改善。