[發明專利]可縮短磷石膏基水泥混凝土凝結時間的磷石膏改性方法

無效

• 申請號: 201210242381.5
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102745924A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 林宗壽;黃赟;劉金軍;趙前
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B11/26
• 分類號: C04B11/26;C04B28/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種可縮短磷石膏基水泥混凝土凝結時間的磷石膏改性方法。

背景技術

磷石膏是磷化工業中濕法生產磷酸的工業副產品，其主要成分為二水石膏（Ca₂SO₄·2H₂O），通常磷石膏中二水石膏為85%～95%，并且含有少量磷、氟、有機質等雜質，其含量與生產所用磷礦石成分有關。我國目前每年的磷石膏副產量超過5000萬噸，僅有20%左右得到利用，大量磷石膏作為固體廢棄物堆存，累計堆存的磷石膏已經超過2億噸，不僅占用了大量土地，還造成環境污染。加快磷石膏資源化利用，已成為磷化工業可持續發展急需解決的問題。

磷石膏基水泥混凝土是以磷石膏為主要原料，添加適量礦渣、鋼渣、硅酸鹽水泥熟料等原料，制備出的一種具有較高強度的水硬性的膠凝材料。磷石膏基水泥混凝土具有強度高，耐水性好，抗硫酸鹽侵蝕性好的優點，可以用在淡水和海水等工程中。但是磷石膏基水泥混凝土由于使用的磷石膏中含有磷、氟、有機質等雜質的影響，凝結時間很長，早期強度低，從而影響其使用性能。因此，如何縮短磷石膏基水泥混凝土的凝結時間，提高其早期強度，成為磷石膏基水泥混凝土推廣應用的關鍵。

目前我國關于縮短磷石膏基水泥混凝土凝結時間的文獻尚不多見，但近期有兩項發明專利中對類似技術進行了介紹。

專利申請號為02138088.0的“改性磷石膏及其制備”專利中，申請人介紹了一種利用磷肥廠廢磷石膏，以其它廢渣、廢液為添加劑生產水泥水泥緩凝劑和水泥增強劑的改性磷石膏及其制備。其主要重量組成為：添加劑(硫酸鋁渣、明礬石、草木灰、膨潤土、礦渣、地開石、造紙廠及堿廠的廢液廢渣、白泥和海泡石當中的1、2或者3種)10%～30%、磷石膏70%～90%。將重量比70%～90%磷石膏和10%～30%添加劑混合，堆放在一定溫度下中制得改性磷石膏，如果將30～100℃悶熱處理8～48小時的改性磷石膏成型經烘干后成為水泥緩凝劑，如果將悶熱8～24小時的改性磷石膏經600～900℃高溫煅燒，即可成為水泥增強劑。該專利雖然給出了一種磷石膏的改性方法，但添加劑摻量高，需要一定溫度處理，因此改性處理方法成本較高，工藝復雜。

專利申請號為：201110373403.7的“具有抗起砂和抗碳化性能的石膏基混凝土及其制備方法”的專利申請中，申請人介紹了一種石膏基混凝土制造及提高抗起砂碳化性能的方法。其特征在于將工業副產石膏（磷石膏、脫硫石膏、氟石膏）與一定配比的鋼渣粉或再加一定量的聚羧酸類外加劑，加水攪拌成石膏鋼渣漿，并陳化一定時間后，再與礦渣粉、硅酸鹽水泥、鋼渣粉、砂子、石子、聚羧酸類外加劑、水等原料攪拌制成石膏基混凝土。各原料所占質量百分數（干基）為：工業副產石膏（磷石膏或脫硫石膏或氟石膏）5.51%～10.26%，鋼渣粉0.10%～1.10%，礦渣粉7.60%～11.40%，硅酸鹽類水泥0.00%～0.90%，砂子27.00%～32.00%，石子42.96%～47.96%，聚羧酸類外加劑0.03%～0.30%。該發明開發出了一種具有水硬性的抗起砂和抗碳化性能好的石膏基混凝土，可大量利用磷石膏、工藝簡單、生產成本低、能耗少、有利于環保，但該發明所制造的石膏基混凝土凝結時間較長，早期強度較低，不利于其推廣應用。雖然該發明人提出了“將鋼渣粉與未烘干的工業副產石膏（磷石膏、脫硫石膏、氟石膏）按一定的配比加水攪拌成石膏鋼渣漿體，并陳化一定時間，鋼渣中的活性鈣會與工業副產石膏（磷石膏、脫硫石膏、氟石膏）中的這些酸性物質產生反應，可有效提高石膏基水泥的早期強度。”但由于磷石膏鋼渣漿中，活性鋁的含量很低，只是通過鋼渣中的活性鈣與磷石膏中的酸性物質產生反應，還不足以使磷石膏基水泥混凝土的凝結時間達到理想水平。如果在磷石膏和鋼渣中，再摻入少量礦渣粉制成磷石膏鋼渣礦渣漿并陳化一定時間后，鋼渣中的活性鈣和礦渣中的活性鋁會與磷石膏中的CaSO₄﹒2H₂O反應，形成溶解度更低的水化硫鋁酸鈣類水化產物，可進一步縮短磷石膏基水泥混凝土的凝結時間并提高其早期強度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可縮短磷石膏基水泥混凝土凝結時間的磷石膏改性方法，該方法工藝簡單、成本低，該方法制備的改性磷石膏可縮短磷石膏基水泥混凝土凝結時間。