磷石膏中含有磷、氟、游離酸和其他雜質(zhì)，這將減慢所制備的巴黎石膏在水化過程中的凝結(jié)時間，并降低產(chǎn)品的強(qiáng)度。因此，當(dāng)用于生產(chǎn)石膏建筑材料時，一定要進(jìn)行嚴(yán)格的純化。使用磷石膏的各種技術(shù)包括洗滌磷石膏以分離雜質(zhì)并中和游離酸的處理過程。

磷石膏的提純有兩個關(guān)鍵：一是洗滌后得到雜質(zhì)含量滿足建材行業(yè)要求的穩(wěn)定的二水石膏。二是解決洗滌過程中造成的二次污染。

純化方法主要包括水洗，分級和石灰中和。洗滌過程可以去除磷石膏中的細(xì)微不溶雜質(zhì)，如游離磷酸，水溶性磷酸鹽和氟等；分類處理可以去除磷石膏中的少量不溶雜質(zhì)，例如硅砂，有機(jī)物和非常小的磷石膏晶體。分散的雜質(zhì)會影響建筑石膏的凝固時間，黑色有機(jī)物也會影響建筑石膏產(chǎn)品的外觀和顏色。分類處理對于去除磷和氟也是有效的。此外，濕篩磷石膏還可去除大顆粒的石英和未反應(yīng)的雜質(zhì)。石灰中和方法特別簡單有效，可去除磷石膏中的殘留酸。

當(dāng)使用含有可溶性雜質(zhì)，不溶物和高級有機(jī)物的磷礦制成磷酸時，生成的磷石膏為聚合物晶體形式，因此一定要使用更仔細(xì)的純化方法。一種方法是用三級水力旋流器分離磷石膏漿料。在這種情況下，水溶性雜質(zhì)的去除率大于95％，有機(jī)物的去除率也足夠高，磷石膏的利用率為70％至90％。

當(dāng)磷石膏的粒徑非常小并且水源不是很豐富時，使用浮選法代替水力旋流器法分離雜質(zhì)。浮選時的有機(jī)分離度非常高，水溶性雜質(zhì)的去除率為85％至90％，石膏的回收率為90％至96％。

對純化的石膏懸浮液進(jìn)行真空過濾，以使游離水含量降至低處，從而減少后續(xù)干燥段的熱量消耗。使用的過濾類型取決于磷石膏的晶體大小。離心機(jī)可以降低磷石膏的水分含量，但不適用于某些磷石膏。真空過濾器脫水程度較差，但可用于各種磷石膏，投資成本低，維護(hù)要求少。

磷石膏的基礎(chǔ)研究成果是什么？

答：（1）可溶性磷，氟，共晶磷和有機(jī)物是磷石膏中的主要有害雜質(zhì)。可溶性磷，氟和有機(jī)物分布在二水合石膏晶體的表面，其含量隨著磷石膏粒徑的增加而增加；共晶磷存在于二水合石膏的晶格中，其含量隨著磷石膏粒度的減小而增加。

（2）磷石膏中的有機(jī)物是乙二醇甲基醚乙酸酯，異硫氰基甲烷，3-甲氧基-正戊烷和2-乙基-1,3-二氧戊環(huán)。它們會增加需水量，削弱二水合石膏晶體之間的結(jié)合力，并降低硬化體的強(qiáng)度。可溶性磷和共晶磷可以降低水泥水合時液相的過飽和度，延遲凝固和硬化，并使水合產(chǎn)物晶體更粗，結(jié)構(gòu)更疏松，強(qiáng)度更低。可溶性磷和有機(jī)物的存在還可以顯著降低二水合石膏的脫水溫度。

（3）水洗可以除去共晶磷以外的所有雜質(zhì)；差異選擇可以去除磷石膏中的有機(jī)物；石灰中和可以將有害的可溶性磷和氟轉(zhuǎn)化為惰性和不溶性鹽；球磨可以有效改善磷石膏的顆粒形態(tài)和等級；篩分可以去除有害雜質(zhì)含量特別高的部分，提高磷石膏的質(zhì)量。在800°C下煅燒可以消除共晶磷和有機(jī)物的影響。

（4）磷石膏的pH值可以作為判斷磷石膏質(zhì)量的重要指標(biāo)。 pH值越低，H3PO4含量越高，對磷石膏的有害作用就越大。

磷石膏的特征是什么？其熱力學(xué)性質(zhì)是什么？

答：磷建筑石膏的標(biāo)準(zhǔn)需水量高于天然建筑石膏的標(biāo)準(zhǔn)需水量，其強(qiáng)度低于天然石膏的標(biāo)準(zhǔn)需水量，凝結(jié)時間比天然石膏的早。這是表面上的異常。實(shí)際上，未經(jīng)任何處理，這是磷石膏的一種特殊現(xiàn)象。這是其脫水過濾性曲線與天然石膏之間的根本區(qū)別。磷石膏的脫水溫度低于天然石膏的脫水溫度，其性能明顯不同。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)和測試結(jié)果的分析，磷石膏的上述特性可以解釋如下：

（1）磷石膏是相對酸性的，其有害雜質(zhì)基本上是酸性物質(zhì)。當(dāng)脫水溫度升高時，酸性介質(zhì)會急劇釋放，尤其是在脫水初期。磷石膏中酸含量的增加導(dǎo)致脫水溫度下降，并且在二水合石膏和半水合石膏的作用之間發(fā)生放熱作用。該反應(yīng)在磷酸和硅氟酸的混合物的作用下或直接從二水合石膏的作用下再次產(chǎn)生半水合石膏。隨著半水合石膏的量減少，脫水溫度相應(yīng)降低。

（2）所得物中含有III型無水石膏。 III型無水石膏不穩(wěn)定，親水性強(qiáng)。即使在潮濕的空氣中也可以將其轉(zhuǎn)變?yōu)榘胨啵ɑ蚰娣磻?yīng)）。在實(shí)際應(yīng)用中，III型無水石膏在巴黎石膏中起催化作用。由于高的脫水溫度，二水合磷酸石膏直接生成了III型無水石膏，外觀仍然是二水合晶體。在配制水泥質(zhì)材料時，按照巴黎普通石膏的標(biāo)準(zhǔn)水量添加時，漿液會迅速變稠然后凝結(jié)。實(shí)際的需水量比天然石膏要高得多，并且水泥材料樣品的滲漏嚴(yán)重。由于存在III型無水石膏，巴黎石膏的硬化過程得以加快。盡管表面上有水，但水下的水泥已經(jīng)硬化。由于快速硬化，加速了石膏的水合成二水合石膏的過程，無法滿足二水合石膏晶體生長的時間和條件，因此其晶體不能生成像天然石膏那樣的較大燕尾晶體，但是晶體群被毛孔和水包裹著。當(dāng)樣品干燥時，可以看出其截面是粗糙的和微孔的，這不同于天然石膏。

（3）在脫水溫度在120℃至140℃之間的試驗(yàn)中，添加一定量的CaO，并且當(dāng)添加時溫度為約100℃。巖石學(xué)分析表明，磷石膏的脫水產(chǎn)物基本為CaSO4·1 / 2H2O，少量CaSO4·2H2O，未發(fā)現(xiàn)CaSO4等礦物質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)需水量接近天然石膏，強(qiáng)度達(dá)到優(yōu)良建筑石膏的要求。

了解了磷石膏的特性及其脫水的熱力學(xué)性質(zhì)，可以確定磷石膏的適合油炸體系，并將磷石膏轉(zhuǎn)化為建筑石膏。并可以使用添加劑來進(jìn)一步改善其性能。

不同量的磷建筑石膏對天然建筑石膏強(qiáng)度有什么影響？

答：將磷酸鹽建筑石膏和天然建筑石膏按一定的混合比例混合制成的石膏建筑材料，可以提高早期強(qiáng)度，更有利于生產(chǎn)過程中的脫模和運(yùn)輸。

磷酸鹽建筑石膏與天然建筑石膏的混合比從20％增加到50％，并提高了強(qiáng)度。當(dāng)含量為30％至50％時，強(qiáng)度的增加較大，而強(qiáng)度則以2h的強(qiáng)度增加了約17％。 28d強(qiáng)度計算，增加約30％。