干粉狀磷石膏基膠凝材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種干粉狀磷石膏基膠凝材料的制備方法，由干基磷石膏、高爐礦渣粉、硅酸鹽水泥、石灰石粉和生石灰構成的復合膠凝材料及促凝劑按比例混合、經粉磨而得到的混合物；促凝劑為高鋁水泥或偏鋁酸鈉，所述干基磷石膏經低溫干燥制得，且干燥過程中磷石膏物料溫度不高于80℃。膠凝材料達到42.5通用硅酸鹽水泥的指標要求，可在更廣泛領域替代水泥使用，可以大量消耗磷石膏，有利于減輕磷肥企業(yè)的磷石膏堆放壓力。
【專利說明】干粉狀磷石膏基膠凝材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磷石膏基膠凝材料，具體地說是一種干粉狀磷石膏基膠凝材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]磷石膏是濕法磷酸生產過程中副產排放的固體物料，其主要成分為二水硫酸鈣(CaSO4.2H20)，磷石膏的處理利用是世界性的難題。目前磷石膏的主要應用領域為水泥緩凝劑、建筑石膏粉并進一步用于紙面石膏板等石膏制品，磷石膏在這些領域的應用遠滿足不了對磷石膏處理利用的需要，目前我國磷石膏綜合利用率不到30%，急需開拓磷石膏新的應用領域。
[0003]而水泥作為最常用的膠凝材料，使用范圍廣，用量大，以磷石膏基膠凝材料替代水泥必然可以大量消耗磷石膏。為了獲得理想的磷石膏基膠凝材料，本 申請人:曾在申請?zhí)枮?01110419057.1的發(fā)明申請中公開了一種磷石膏基復合膠凝材料，由干基磷石膏、高爐礦渣粉、硅酸鹽水泥、石灰石粉和生石灰構成的復合膠凝材料及促凝劑按比例混合、經粉磨而得到的混合物；復合膠凝材料中，干基磷石膏、高爐礦渣粉、硅酸鹽水泥、石灰石粉和生石灰的重量比為34~48:35~42:4~10:6~16:2~6 ;促凝劑為高鋁水泥或偏鋁酸鈉，高鋁水泥或偏招酸鈉的加入量為上述復合膠凝材料重量的1%~4%或0.5%~4%。抗折強度、抗壓強度等性能指標能達到通用硅酸鹽水泥標準(GB175-2007)中32.5礦渣硅酸鹽水泥的指標要求，能夠進行現(xiàn)場施工，可取代水泥作為井下充填、抹面砂漿、路牙砌塊等應用領域使用。缺點是強度不夠高， 使得使用范圍受限。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種干粉狀磷石膏基膠凝材料的制備方法，能夠提高磷石膏基膠凝材料的理化性能，可以擴大使用范圍，提高磷石膏的轉化利用率。
[0005]本發(fā)明是對申請?zhí)枮?01110419057.1的發(fā)明的改進。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:磷石膏基膠凝材料由干基磷石膏、高爐礦渣粉、硅酸鹽水泥、石灰石粉和生石灰構成的復合膠凝材料及促凝劑按比例混合、經粉磨而得到的混合物；復合膠凝材料中，干基磷石膏、高爐礦渣粉、硅酸鹽水泥、石灰石粉和生石灰的重量比為34~48:35~42:4~10:6~16:2~6 ;促凝劑為高鋁水泥或偏鋁酸鈉，高鋁水泥或偏鋁酸鈉的加入量為上述復合膠凝材料重量的1%~4%或0.5%~4% ;所述干基磷石膏經低溫干燥制得，且干燥過程中磷石膏物料溫度不高于80°C。
[0007]研究表明:在二水石膏一礦渣體系中，通過激發(fā)劑使之形成鈣釩石和C-S-H凝膠，并覆蓋在二水石膏晶體表面和二水石膏的空隙，從而提高石膏復合膠凝材料的強度和耐水性能。因體系中含有大量磷石膏，礦渣始終在飽和的硫酸根溶液中水化，在堿性條件下，礦渣顆粒內的A1203、CaO等不斷溶解到液相中，生成三硫型水化硫鋁酸鈣Aft，隨著水化的進行，礦渣水化生成的凝膠填充在針狀鈣礬石交織的孔隙，使?jié){體不斷密實，剩余的磷石膏最終被水化產物包裹，起微集料填充的作用。主要反應:
[0008]CsA+3 (CaSO4.2H20) +26H20 — C3A.3CaS04.32H20 (鈣礬石)
[0009]CsA-3Ca0.Al2O3 由含活性 Al2O3、CaO 的物質組成。
[0010]鈣礬石--類似于水泥性能的物質，可以替代水泥。
[0011]本發(fā)明進一步研究表明，在上述材料體系中，半水石膏(CaSO4.1/2H20)存在將會增加材料的水灰比，使得材料強度等性能降低。因此，在磷石膏干燥過程中，控制半水石膏(CaSO4.1/2H20)生成，是提高膠凝材料性能的關鍵。
[0012]而采用常規(guī)干燥方法如干燥窯干燥方法，干基磷石膏中半水石膏(CaSO4.1/2H20)通常大于2%，導致膠凝材料的水灰比加大，使得材料強度等主要性能下降。而通過低溫干燥，可以有效抑制半水石膏(CaS04.1/2H20)生成，當物料最高溫度不得高于80°C時，干基磷石膏中的半水石膏重量百分比含量不超過2%，可明顯提高材料的強度指標。
[0013]干燥溫度越低，干基磷石膏中半水石膏含量越低。當干燥溫度在60°C以下時，干基磷石膏中半水石膏含量幾乎為零?？紤]到干燥效率，本發(fā)明優(yōu)選方案是:磷石膏干燥是物料溫度控制在40°C~60°C范圍。
[0014]本發(fā)明干粉狀磷石膏基膠凝材料28天的抗折強度達到7.1MPa以上，抗壓強度達到42.7MPa以上，強度性能有明顯提高，達到通用硅酸鹽水泥標準(GB175-2007)中42.5礦洛娃酸鹽水泥的指標要求，并且初凝時間為68min~407min,終凝時間為235min~582min，初、終凝時間能夠滿足通用硅酸鹽水泥標準(GB175-2007)中42.5礦渣硅酸鹽水泥的指標要求；可在更廣泛領域替代水泥使用，可以大量消耗磷石膏，有利于減輕磷肥企業(yè)的磷石膏堆放壓力。
【具體實施方式】
[0015]以下所用百分比均為重量百分比。
[0016]本發(fā)明所用磷石膏為安徽六國化工股份有限公司利用低品位宜昌磷礦生產磷酸二銨所排放的磷石膏，具體成份如下:
[0017]CaO:29.22%, SO3:44.10%, P2O5:1.02%, F: 1.28%, SiO2: 2.51%, Al2O3:0.81%, Fe2O3:1.05%, MgO: 1.37%, Na2O: 0.36%
[0018]本發(fā)明的各實施例均按下述工藝流程進行:濕狀磷石膏經初破后，中和，成化，在低溫下(40°C~80°C)通過干燥窯中脫去游離水，控制游離水的含量不大于1%。下表1為干基磷石膏制備實施例。
[0019]表1在不同溫度下干燥制得干基磷石膏中半水石膏含量
[0020]
【權利要求】
1.干粉狀磷石膏基膠凝材料的制備方法，所述磷石膏基膠凝材料由干基磷石膏、高爐礦渣粉、硅酸鹽水泥、石灰石粉和生石灰構成的復合膠凝材料及促凝劑按比例混合、經粉磨而得到的混合物；復合膠凝材料中，干基磷石膏、高爐礦渣粉、硅酸鹽水泥、石灰石粉和生石灰的重量比為34~48:35~42:4~10:6~16:2~6 ;促凝劑為高鋁水泥或偏鋁酸鈉，高招水泥或偏招酸鈉的加入量為上述復合膠凝材料重量的1%~4%或0.5%~4% ;其特征是:所述干基磷石膏經低溫干燥制得，且干燥過程中磷石膏物料溫度不高于80°C。
2.根據權利要求1所述的干粉狀磷石膏基膠凝材料的制備方法，其特征是:干燥過程中磷 石膏物料溫度控制在40°C~60°C范圍。
【文檔編號】C04B11/30GK103626411SQ201310630261
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權日:2013年11月29日
【發(fā)明者】胡成軍, 石慶忠, 潘建, 羅根宏, 姜躍, 孫榮 申請人:銅陵化學工業(yè)集團有限公司