[發明專利]磷石膏礦物外加劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201110202537.2
• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN102390947A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 楊麗炫
• 申請（專利權）人: 中國水利水電第十四工程局有限公司
• 主分類號: C04B22/16
• 分類號: C04B22/16;C04B22/14
• 代理公司: 昆明慧翔專利事務所 53112
• 代理人: 周一康

一、所屬技術領域，本發明涉及利用工業廢渣磷石膏制造混凝土礦物外加劑，屬于建筑材料制造領域。

二、背景技術

高強高性能混凝土用礦物外加劑是在混凝土攪拌過程中加入的，具有一定細度和活性的用于改善新拌和硬化混凝土性能特別是混凝土工作性能耐久性的某些礦物類的產品。現有的礦物外加劑，俗稱摻合料，有磨細或風選篩分粉煤灰、磨細礦渣、磨細天然沸石、磨細石灰石粉或其它石粉、偏高嶺土、硅藻土、頁巖、鍛燒粘土等。

化學石膏渣是工業生產中產生的以含CaSO₄·2H₂O為主要成分的廢渣，按來源不同，分為磷石膏、排煙脫硫石膏、鹽石膏、氟石膏、堿石膏、蘇打石膏等，其中，排放堆積量最大的是磷石膏。磷石膏渣是濕法磷酸生產產生的廢渣，每生產1噸磷酸排出磷石膏渣約5噸。磷石膏含CaSO₄·2H₂O?65％-96％，此外還含有其它硫酸鹽、磷酸鹽、硅化合物、少量有害化合物氟化物、游離酸等。磷石膏渣在我國利用率僅10％左右。此類廢渣長期堆放，占據土地資源，還對環境造成污染。近年來，國內開展了利用這類廢渣的研究工作，CN1037324發明了“作水泥緩凝劑的磷石膏改性方法”，方法為用磷石膏加入一種天然礦物或工業廢渣，經加熱，保溫，冷卻后即可用作水泥生產的緩凝劑。該緩凝劑可以提高水泥的緩凝效果及抗壓強度等物理性質，但是還未用于混凝土拌合中用作混凝土外加劑。CN200710066231.2發明了“磷石膏緩凝高效減水劑的制備方法”，以磷石膏工業廢渣為原料，加入改性劑改性處理，低溫干燥，粉細，加入表面活性劑復配，得到磷石膏緩凝高效減水劑。用于水泥混凝土拌合過程，可以使減水率提高，高于國標要求≥12％，終凝時間達24h以上，仍保持28d抗壓強度比≥120％，可以取代節約水泥5％。該發明為磷石膏渣產品應用于水泥混凝土找到新出路，取得積極效果，但是取代節約水泥量還不夠高。

三、發明內容

1、發明的目的：是改進高強高性能混凝土礦物外加劑的制備方法，將磷石膏礦物外加劑用于拌合混凝土，取代節約水泥效果明顯。

2、發明的技術方案：發明的構思是將經化學反應生成的磷石膏工業廢渣，以CaSO₄·2H₂O為主成分，含有游離酸等有害物質，經過改性處理加以利用。具體方案是：(1)磷石膏礦物外加劑，由工業廢渣磷石膏和及工業廢渣粉或礦石粉組成，共配方是：①磷石膏礦物外加劑母體改性脫水石膏組分的重量％為：干磷石膏渣95～97，改性劑3～5，二者之和為100，磷石膏渣中CaSO₄·2H₂O含量的重量％為65～96，改性劑為NaOH、Na₂O、Na₂CO₃、NaHCO₃、CaO、Ca(OH)₂、AI(OH)₃中的一種或含有上述堿性物的工業廢渣中的一種：②磷石膏礦物外加劑組分的重量％為熱狀改性脫水石膏＞50，干冷狀磷石膏渣＜50，二者之和為100；③復合磷石膏礦物外加劑組分的重量％為磷石膏礦物外加劑51～70，工業廢渣粉或礦石粉30～49，二者之和為100，工業廢渣粉或礦石粉為從粉煤灰、高爐礦渣粉、鋼渣粉、石灰石粉、焙燒頁巖粉、硅藻土粉中任選一種；(2)磷石膏礦物外加劑的制備方法，包括母體配方混合，改性處理，配磷石膏礦物外加劑，復合磷石膏礦物外加劑配制幾個步驟，具體做法是：①母體配方混合：將干磷石膏渣與改性劑按組分配好，混合料的PH值為7～14，放入混合機，混合處理0.1～1h；②改性處理：將混合處理好的配方料放入烘干機中，在溫度為200℃～＜300℃條件下，烘干處理0.1～1h，得到化學成分為CaSO₄·0.15～0.6H₂O和CaSO₄的改性脫水石膏；③配磷石膏礦物外加劑：將熱狀改性脫水石膏與冷狀磷石膏渣混合，混合料比例的重量％比為熱狀改性脫水石膏＞50，干冷狀磷石膏渣＜50，二者相加之和為100，在混合機中混合處理0.1～0.5h，即得到混凝土磷石膏礦物外加劑摻合料產品；④復配磷石膏礦物外加劑系列產品：將所得磷石膏礦物外加劑摻合料與工業廢渣粉或礦石粉按比例混合，比例的重量％比為礦物外加劑∶廢渣粉或礦石粉＝51～70∶30～49，二者之和為100，廢渣粉、礦石粉為從粉煤灰、高爐礦渣粉、鋼渣粉、石灰石粉、焙燒頁巖粉、硅藻土粉中任選一種，粒度為＜0.5mm，混合處理0.1～0.5h，即得到混凝土磷石膏礦物外加劑復合摻合料產品；摻合料及復合摻合料可供不同用途使用，可以替代混凝土配合比中的水泥用量，節約水泥5-15％。本發明的礦物外加劑拌合於混凝土中，微細粉摻入能改善混凝土的孔結構，不僅起填充作用，還參與了水泥的水化反應。半水石膏轉化為二水石膏生成新的晶體，并且二水石膏還進一步與水泥熟料礦物中的礦相鋁酸鈣發生反應，生成水化硫鋁酸鈣結晶，此類柱狀或針狀的細小晶體會使水泥混凝土的密實性增強，強度提高，同時水泥水化漿體的孔結構細化又改善了混凝土拌合物的和易性，它的分散潤滑作用還可減少混凝土用量。水泥水化反應過程及水泥漿體硬體硬化過程有了這些礦物細粉摻合料的參與，對混凝土早期及后期強度的形成及抗滲性能的提高產生了明顯的積極效果。