[發(fā)明專利]一種磷石膏膠凝材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310384778.2
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103466978A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 馬保國;郅真真;蹇守衛(wèi);盧斯文;李玉博;蘇英;茹曉紅
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B11/26
• 分類號: C04B11/26
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發(fā)明屬于磷化工領域，具體涉及一種磷石膏膠凝材料的制備方法。

背景技術

磷石膏是磷肥企業(yè)采用濕法磷酸工藝生產(chǎn)磷酸過程中排放的副產(chǎn)物。隨著我國磷肥行業(yè)的快速發(fā)展，磷石膏的排放量不斷增加。目前，我國每年磷石膏的排放量己超過5000萬噸，而我國磷石膏綜合利用僅達到20%。大量磷石膏的堆存不僅占用大量土地，堆場投資與維修的費用也給企業(yè)造成了巨大的負擔，并且磷石膏中的有害雜質(zhì)給堆場周圍的環(huán)境，特別是水環(huán)境與土壤的安全造成了巨大的威脅。如何實現(xiàn)磷石膏有效、大量的資源化利用是實現(xiàn)磷肥企業(yè)、社會和環(huán)境之間和諧友好、可持續(xù)發(fā)展所面臨的必須且迫切需要解決的問題。

采用不經(jīng)高溫煅燒的二水磷石膏、粉煤灰以及少量的堿性材料混合，通過配合比設計、粉磨獲得改性磷石膏。這種預處理方法大量利用了粉煤灰這一工業(yè)廢渣，降低生產(chǎn)成本的同時取得了更加顯著的環(huán)保效益，對實現(xiàn)磷石膏資源利用、健康的可持續(xù)發(fā)展和建材行業(yè)的節(jié)能、減排有著重要意義。

目前，常用的磷石膏預處理的方法有水洗、浮選、石灰中和（化合）、煅燒等，中國專利CN?103172288A公布了一種磷石膏的預處理方法，其特征在于：將50%-90%的尿素與磷石膏中的硫酸鈣按摩爾比1.5-3:1的比例混合，加入原料重量10%的水，在20-100℃條件下反應0.5-6小時，反應后進行固液分離，固體即為預處理后的磷石膏。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有工藝而提供一種磷石膏膠凝材料的制備方法，采用二水磷石膏、粉煤灰與堿性材料組分共同粉磨的方法進行預處理，該工藝利廢高、成本低，所得產(chǎn)品性能好，實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：一種磷石膏膠凝材料的制備方法，其特征在于：采用二水磷石膏、粉煤灰與堿性激發(fā)材料組分通過助磨劑共同粉磨的方法進行預處理，其原料組分按重量百分數(shù)計為：二水磷石膏：40%-60%、粉煤灰：30%-50%、堿性激發(fā)材料：9%-20%、減水劑0.5%-1%、助磨劑：0.3%-1%。

按上述方案，所述粉磨方法為將混合均勻粉料放于臥式球磨機中粉磨10min-25min。

按上述方案，所述粉煤灰為Ⅱ級粉煤灰。

按上述方案，所述堿性激發(fā)材料為生石灰或電石渣，其有效鈣含量為40%-50%。

按上述方案，所述減水劑為聚羧酸減水劑、萘系減水劑或聚酰胺減水劑。

按上述方案，所述助磨劑為三乙醇胺、聚合多元醇、聚合醇胺、乙二醇或二乙二醇的一種或幾種復合。

生石灰等堿性激發(fā)材料不僅可以和磷石膏中的物理吸附水發(fā)生反應生成氫氧化鈣，還可以與磷石膏中的可溶磷發(fā)生中和反應，使之轉化成沉淀。二水磷石膏不具有水化硬化活性，一個重要的作用是和堿性組分一起激發(fā)粉煤灰的火山灰效應，此外大多數(shù)作為微集料起填充作用；石灰和水泥等堿性組分主要為粉煤灰火的山灰效應提供所需的堿性環(huán)境。粉煤灰是具有火山灰效應的活性摻合料，其活性的激發(fā)是復合膠凝材料水化硬化的主要因素，也是其強度的主要來源。

粉磨工藝提高了復合膠凝材料中各組分的活性，生成了更多的鈣磯石等水化產(chǎn)物使結構更加致密，使水化產(chǎn)物與集料(二水磷石膏和未水化的粉煤灰顆粒)之間連接更加牢固，同時也消耗了更多的氫氧化鈣，；改善了二水磷石膏粉煤灰復合膠凝材料的顆粒形貌，從而降低了復合膠凝材料的標準稠度用水量，從而降低了水灰比；改善了復合膠凝材料顆粒的粒度分布，使之填充更加致密；

本發(fā)明的有益效果是：第一，本發(fā)明廢棄物利用率高，可減少工業(yè)固體廢棄物粉煤灰的污染問題，大量使用粉煤灰在降低生產(chǎn)成本的同時取得了顯著的環(huán)保效益；第二，磷石膏經(jīng)過預處理后，混合料的平均粒徑減小，比表面積增大，而且還可以改善顆粒的形貌，有利于磷石膏后期使用。

具體實施方式

下面結合實施例進一步說明本申請之發(fā)明，但實施例不應視作對本發(fā)明權利的限定。

實施例1：磷石膏預處理方法，其原料組分按重量百分數(shù)計為：

二水磷石膏：40%；

粉煤灰：50%；

生石灰：9%；

萘系FDN減水劑：0.6%

三乙醇胺0.4%；

取上述原料，充分混合攪拌均勻，再將混合均勻粉料放于臥式球磨機中粉磨15min，得到預處理磷石膏。該預處理磷石膏標準稠度需水量為33%，28d濕抗壓強度為10.56MPa，28d絕干抗壓強度為19.84MPa。

實施例2：磷石膏預處理方法，其原料組分按重量百分數(shù)計為：

二水磷石膏：60%；

粉煤灰：30%；