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磷石膏是湿法生产磷酸过程中排放的废渣,由于磷石膏利用率低,导致磷石膏大量堆放,目前磷石膏有众多资源化方式,其中建材资源化利用主要是磷石膏有效资源化利用的一种方式,用作水泥缓凝剂、制备石膏胶凝材料和制备硫铝酸盐水泥。然而,由于磷石膏中含有可溶性磷、氟杂质对产品性能有着不利影响,限制了磷石膏的大量消纳。基于磷石膏部分分解煅烧硫铝酸盐水泥的思路,其中的磷、氟杂质可作为水泥熟料形成的矿化剂,磷石膏分解产生的CaO替代石灰石为硫铝酸盐水泥提供钙质原材料,而SO2气体通过收集制备硫酸,未分解的磷石膏形成硫铝酸盐矿物的组分,可以使得磷石膏利用率大幅度提高。但是,由于硫铝酸盐水泥对含铝质原材料的要求相对较高,不仅原材料受到限制,而且还会增加生产成本。因此本文研究了磷石膏复合高铝高铁废渣分段分解制备贝利特-硫铝酸盐水泥降低了铝矾土的使用量。磷石膏分解需要还原气氛,而熟料物相形成需要氧化气氛,本文采取磷石膏分段煅烧的工艺制度煅烧贝利特-硫铝酸盐水泥熟料。首先研究磷石膏的分解特性,提高磷石膏的分解率,促进SO2集中释放;再根据高分解率的磷石膏分段分解的工艺制度,研究磷石膏完全替代石灰石并复合高铝高铁废渣分段分解,制备贝利特-硫铝酸盐水泥熟料,以及贝利特-硫铝酸盐水泥的水化硬化性能。通过研究不同气氛、温度以及C/S(碳和硫的摩尔比)对磷石膏分解特性的影响,发现CO2气氛可以降低磷石膏的分解温度,温度影响磷石膏的分解产物,磷石膏加C在CO2气氛中形成还原气氛,促进磷石膏分解。C/S为3的磷石膏-活性炭体系在CO2气氛中煅烧至1000℃分解率为90.5%,但分解产物中CaS居多。因此采用低温还原高温氧化气氛的分段煅烧制度,消除分解产物中的CaS。在CO2-1000℃/1h-Air-1170℃/1h的分段煅烧制度下,C/S为3的磷石膏分解率达到91.5%,分解产物主要是CaO,不含CaS,SO2集中收集温度段为1000℃~1170℃。调整磷石膏分段分解制度研究磷石膏分段分解制备贝利特-硫铝酸盐水泥。得出最佳分段煅烧工艺制度为CO2-950℃/1h-Air-1000℃/1h-1200℃/30min,烧成的熟料矿物组成和预设基本相符,但有一些铁酸钙存在,这是由于配料过程中引入高铁废渣,部分Fe2O3与CaO结合形成了部分铁酸钙。但是,因为磷石膏掺量加大,引入了较多的磷杂质,影响硫铝酸钙矿物的活性,进而影响了贝利特-硫铝酸盐水泥的早期水化,然而不影响贝利特-硫铝酸盐水泥3d之后的水化。最终烧成的贝利特-硫铝酸盐水泥3d强度为59.85 MPa、7d强度为68.56MPa,28d强度达到72.45MPa,和传统制度下煅烧的贝利特-硫铝酸盐水泥相比并无异常。这说明利用磷石膏完全代替石灰石分段分解制备贝利特-硫铝酸盐水泥是可行的,在1000℃时进行SO2的收集,真正做到“制硫铝酸盐水泥联产硫酸”,同时达到了大量消纳磷石膏的目的,每生产1吨贝利特-硫铝酸盐水泥熟料,可消耗1.66吨磷石膏。