[發明專利]一種磷石膏超硫酸鹽水泥及其制備方法

在審

• 申請號: 201811035921.6
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN108947449A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 劉麗娟;唐永波;萬建東;馬紅青
• 申請（專利權）人: 江蘇一夫科技股份有限公司
• 主分類號: C04B28/16
• 分類號: C04B28/16
• 代理公司: 江蘇銀創律師事務所 32242
• 代理人: 丁圣雨

本發明公開一種磷石膏超硫酸鹽水泥及其制備方法，本發明的磷石膏超硫酸鹽水泥的各組分按重量百分比計為：礦渣微粉50％～80％，改性磷石膏10％～40％，礦物摻合料0％～10％，堿性激發劑1％～8％，早強劑0.1％～0.5％。本發明的制備方法，步驟如下：(1)磷石膏改性：向磷石膏中摻入氫氧化鈣或碳酸鈣進行中和，將中和過的磷石膏進行高溫煅燒，冷卻后粉磨至比表面積不小于400m²/kg，得到改性磷石膏；(2)將礦渣微粉、改性磷石膏、礦物摻合料、堿性激發劑、早強劑按重量份進行混料，待混合均勻后即得到所述磷石膏超硫酸鹽水泥。本發明可以有效地消除磷石膏中有害元素的影響，充分利用磷石膏。

技術領域

本發明涉及建筑材料技術領域，具體涉及一種磷石膏超硫酸鹽水泥及其制備方法。

背景技術

為了保障農業生產的需要，我國每年需要消耗大量的磷肥，而生產一噸(P₂O₅100％)高濃度磷肥排放約5-6噸磷石膏，據中國磷肥協會提供的數據顯示，2016年我國排放磷石膏約7500萬噸，磷石膏總體的利用率為36.0％。大量未得到利用的磷石膏只得堆存處置，不僅占用土地、還污染水源。與脫硫石膏等其它工業副產石膏相比，磷石膏主要存在著酸性強，含有磷、氟等有害元素諸多不利因素，進而影響了磷石膏的資源化利用的規模和利用率。

磷石膏的資源化利用途徑很多，各行業的研究機構從自身角度出發已進行了大量研究，如：作水泥緩凝劑、制硫酸聯產水泥、制備建筑石膏、制備無水石膏膠結料等，盡管磷石膏的利用途徑很多，但受多方面因素的影響，以上利用方法均未得到大幅度推廣和應用，大部分磷化工企業的副產磷石膏利用率很低，其原因可能有以下幾個方面：(1)磷石膏的處理成本較高；(2)磷石膏中含有的次要成分影響了制品的顏色和外觀；(3)資源化利用后產生的膠結料強度偏低、耐水性能差，限制了作為建筑材料的廣泛應用途徑。

本發明提出了磷石膏大規模資源化利用的新思路——用磷石膏生產超硫酸鹽水泥。超硫酸鹽水泥也可簡單稱之為石膏礦渣水泥，它的理論基礎來源于德國學者Kühl于1908年發現的硫酸鹽可作礦渣的激發劑。超硫酸鹽水泥于1920年首先在法國及比利時得以應用。在二戰期間及二戰后，即1940～1965年間由于原材料緊缺，石膏礦渣水泥作為膠凝材料中的一種得到了大規模的生產。20世紀60年代后期德國由于煉鐵原材料改為進口鐵礦而使礦渣的水化活性以及化學組分發生了改變，產生的礦渣中的Al₂O₃的含量很低，不再滿足生產石膏礦渣水泥最低含量的要求，于是石膏礦渣水泥便逐漸停止了生產，最終在1970年德國廢止了石膏礦渣水泥的規范。1970年后，在廢止石膏礦渣水泥期間，德國魏瑪包豪斯大學芬格爾建筑材料研究所在對現存的石膏礦渣水泥建筑物的考察中發現，超硫酸鹽水泥具有優良的耐久性及較高的耐化學侵蝕性能。此外，奧地利的Wopfinger Baustoffindustrie公司一直在對石膏礦渣水泥進行研究，經過大量的試驗及應用，該水泥在2002年得到了奧地利建筑工程局的官方許可，能夠在奧地利建筑材料市場銷售。我國20世紀50年代也對該類水泥進行過研究，稱為石膏礦渣水泥，但因為凝結時間很長、早期強度低在我國未得到推廣應用。

磷石膏如不經過無害化處理工藝直接用來加工成各類石膏建材制品，則會將磷石膏中的多種污染物轉移到石膏建材制品上，從而生產出不合格的且對人體有害的建材產品。《一種磷渣超硫酸鹽水泥及其制備方法》(申請號：CN201210408576.2)、《一種摻鈦礦渣超硫酸鹽水泥及其制備方法》(申請號：CN201310374788.8)等發明中公開了以改性磷石膏作為超硫酸鹽水泥中的硫酸鹽激發劑，但是該類發明并沒有對改性工藝做具體說明，或僅是將各組分按配比混合后經過400～500℃低溫煅燒1～2小時制備得到，而磷石膏中的磷酸氫鈣和共晶磷在低溫下并不能生成難溶鹽，可溶磷去除率較低，這樣磷石膏中可溶性磷污染的問題就沒有得到解決。因此，對磷石膏中所含有害元素進行低成本、無害化處理是至關重要的，也是最為關鍵的技術。

發明內容