中文磷石膏膏體充填料漿流變性能及充填體強(qiáng)度特性研究-final課件

PASTE·2021DiyuanLi李地元CentralSouthUniversity,China中南大學(xué)Professor教授Speaker/報(bào)告人:磷石膏膏體充填料漿流變性能及充填體強(qiáng)度特性研究李地元中國(guó)長(zhǎng)沙中南大學(xué)2021.6.17于北京1背景介紹磷石膏充填體單軸壓縮實(shí)驗(yàn)磷石膏充填料漿環(huán)管試驗(yàn)總結(jié)2Ca5F

(PO4)3+5H2SO4+10H2O=5CaSO4·2H2O++3H3PO4+HF磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)時(shí)的副產(chǎn)品CaSO4·2H2O磷石膏(PG)CaSO4·2H2O雜質(zhì)P2O5F-…背景介紹3背景介紹世界上每年基本會(huì)產(chǎn)生1~2.8億噸磷石膏

制作建筑材料農(nóng)業(yè)土壤改進(jìn)劑硅酸鹽水泥緩凝劑…每生產(chǎn)1噸磷酸就會(huì)產(chǎn)生大約5噸磷石膏磷石膏中含量較高的雜質(zhì)會(huì)影響其膠結(jié)性能，進(jìn)而限制了磷石膏在水泥緩凝劑方向上的再利用盡管已經(jīng)采用了一些方法試圖使磷石膏成為天然石膏的替代品，但伴之而來(lái)的本錢劇增也成為了磷石膏再利用的障礙4占據(jù)了大量有用的土地對(duì)環(huán)境造成了污染C.R.CánovasetalHuelva磷石膏堆場(chǎng)圖

(SWSpain)5背景介紹

包含黃磷渣、硅酸鹽水泥、Cao等復(fù)合膠凝材料(CM)水磷石膏充填料漿磷石膏(PG)有利環(huán)保實(shí)現(xiàn)廢棄資源再利用6背景介紹主要內(nèi)容磷石膏充填1.磷石膏充填體單軸壓縮實(shí)驗(yàn)2.磷石膏充填料漿環(huán)管試驗(yàn)7磷石膏充填體單軸壓縮實(shí)驗(yàn)

磷石膏顆粒分布較為均勻磷石膏粒徑小于50μm的占

45%8磷石膏與復(fù)合膠凝材料的顆粒粒級(jí)分布復(fù)合膠凝材料粒徑小于50μm的占

86%Al2O3

和

SiO2

有助于產(chǎn)生具有膠凝性的物質(zhì)

復(fù)合膠凝材料的化學(xué)成分Pokharel,M&Fall,M9磷石膏充填體單軸壓縮實(shí)驗(yàn)料漿制備標(biāo)準(zhǔn)模具養(yǎng)護(hù)箱磷石膏充填體單軸壓縮實(shí)驗(yàn)料漿質(zhì)量濃度充填料漿配比〔復(fù)合膠凝材料與磷石膏比例〕10磷石膏充填體單軸壓縮實(shí)驗(yàn)攪拌后倒入初凝后移出至養(yǎng)護(hù)一定齡期后磷石膏充填體單軸壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果m(CM)與m(PG)分別為參加的復(fù)合膠凝材料與磷石膏質(zhì)量UCS是磷石膏充填體試樣單軸抗壓強(qiáng)度充填料漿質(zhì)量濃度是固體物料在整個(gè)充填料漿中的質(zhì)量百分比11磷石膏充填體單軸壓縮實(shí)驗(yàn)充填料漿質(zhì)量濃度m(CM)：m(PG)UCS/MPa7day14day28day68wt.%1：20.3061.6193.4221：40.2040.7662.3541：80.1220.1840.40870wt.%1：20.9662.8576.8171：40.4081.3883.3201：60.1570.3330.8301：80.0950.2110.25972wt.%1：20.5242.6875.9591：40.4761.4354.5031：60.1360.3400.8981不同配比條件下磷石膏充填體試樣的單軸抗壓強(qiáng)度

充填料漿質(zhì)量濃度為70wt.%試樣的單軸抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加而增大復(fù)合膠凝材料的添加對(duì)養(yǎng)護(hù)齡期28天試樣單軸抗壓強(qiáng)度的提高具有明顯的作用試樣的單軸抗壓強(qiáng)度隨著復(fù)合膠凝材料添加量的增加而增大12磷石膏充填體單軸壓縮實(shí)驗(yàn)2不同質(zhì)量濃度的磷石膏充填體單軸抗壓強(qiáng)度料漿中參加的復(fù)合膠凝材料與磷石膏的質(zhì)量比例為1：4料漿質(zhì)量濃度高的磷石膏充填體試樣具有更大的單軸抗壓強(qiáng)度13磷石膏充填體單軸壓縮實(shí)驗(yàn)

充填體的水化反響在早期更加明顯14磷石膏充填體單軸壓縮實(shí)驗(yàn)充填料漿質(zhì)量濃度m(CM)：m(PG)UCS/MPaσearlyσlate7day14day28day68wt.%1：20.3061.6193.4224.291.111：40.2040.7662.3542.752.071：80.1220.1840.4080.511.2270wt.%1：20.9662.8576.8171.961.391：40.4081.3883.3202.401.391：60.1570.3330.8301.121.491：80.0950.2110.2591.220.2372wt.%1：20.5242.6875.9594.131.221：40.4761.4354.5032.012.141：60.1360.3400.8981.501.64磷石膏充填料漿環(huán)管試驗(yàn)注記:1-攪拌桶7-1#壓差計(jì)2-攪拌器10-2#壓差計(jì)3-離心泵12-電磁流量計(jì)

4-1#壓力計(jì)13-2#壓力計(jì)

5-料漿取料口14-排漿閥門

6,8,9,11-壓差端15-試驗(yàn)閥門1環(huán)管試驗(yàn)系統(tǒng)組成圖

15料漿攪拌視頻16磷石膏充填料漿環(huán)管試驗(yàn)磷石膏充填料漿質(zhì)量濃度從60.wt%增加到65wt.%(似膏體充填料漿)磷石膏膏體充填料漿可近似視為賓漢塑性體

jm，充填料漿在單位長(zhǎng)度水平直管上流動(dòng)的壓力降2磷石膏膏體充填料漿流變性能分析17磷石膏充填料漿環(huán)管試驗(yàn)

復(fù)合膠凝材料與磷石膏質(zhì)量比為1：518磷石膏充填料漿環(huán)管試驗(yàn)充填料漿質(zhì)量濃度C塑性粘度系數(shù)η/Pa·s初始切應(yīng)力τ0/Pa相關(guān)系數(shù)R60wt.%0.18401.970.95661wt.%0.22872.030.98263wt.%0.27372.200.96465wt.%0.67769.970.980

磷石膏膏體充填料漿流動(dòng)阻力經(jīng)驗(yàn)公式(m(CM):m(PG)=1:5)19磷石膏充填料漿環(huán)管試驗(yàn)

磷石膏膏體充填料漿流動(dòng)阻力經(jīng)驗(yàn)公式(m(CM):m(PG)=1:4)地表充填站制備磷石膏充填料漿充填管道(主管內(nèi)徑125mm，支管內(nèi)徑100mm)井下采空區(qū)復(fù)合膠凝材料與磷石膏質(zhì)量比例為1：5柱塞泵最大的料漿泵送流量為

108m3/h充填管道上裝有壓力表以及電磁流量計(jì)測(cè)試料漿流動(dòng)參數(shù)20磷石膏膏體充填料漿流動(dòng)阻力經(jīng)驗(yàn)公式驗(yàn)證管道類型高差/m當(dāng)量長(zhǎng)度/m充填主管961535充填支管01296充填管參數(shù)料漿制備站充填管道109#采空區(qū)壓力表參數(shù)21壓力表位置量程1#壓力表地表料漿制備出口附近0-10MPa2#壓力表充填管道系統(tǒng)最高處0-10MPa3#壓力表主管與支管連接處0-6MPa4#壓力表充填支管出口附近0-1MPa磷石膏膏體充填料漿流動(dòng)阻力經(jīng)驗(yàn)公式驗(yàn)證從

1到3:壓力表分別布置在地表料漿制備站附近、充填支管入口以及充填支管出口附近4為充填支管出口處的充填料漿柱塞泵22磷石膏膏體充填料漿流動(dòng)阻力經(jīng)驗(yàn)公式驗(yàn)證不同壓力表的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比照相對(duì)誤差<10%磷石膏膏體充填料漿流動(dòng)阻力經(jīng)驗(yàn)公式是有效的23磷石膏膏體充填料漿流動(dòng)阻力經(jīng)驗(yàn)公式驗(yàn)證理論值/MPa觀測(cè)值/MPa相對(duì)誤差/%料漿流量/(m3/h)充填料漿質(zhì)量濃度壓力表15.926.00-1.337065wt.%5.035.000.6060壓力表25.675.80-2.24704.794.506.4460壓力表34.144.80-13.75703.613.80-5.0060總結(jié)將復(fù)合膠凝材料、磷石膏與水按照一定比例混合攪拌可制成具有一定強(qiáng)度的磷石膏充填體。磷石膏充填體的單軸抗壓強(qiáng)度受到充填配比（復(fù)合膠凝材料與磷石膏質(zhì)量比例）、料漿質(zhì)量濃度以及充填體養(yǎng)護(hù)時(shí)間等