專利名稱：改性磷石膏及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及 一種改性磷石膏及其制備方法。
(二)
背景技術：
磷石膏是用磷礦石生產(chǎn)磷酸的副產(chǎn)物，每生產(chǎn)1噸磷酸約產(chǎn)生4 5噸磷石 膏。其主要成分是CaS04.2H20,并含有少量的Si02、 A1203、 Fe203、 CaO、 MgO、 磷礦粉、P205、 F、游離酸和微量的砷、銅、鋅、鐵、錳、鉛、鎘、汞及放射性 元素。全世界每年產(chǎn)生的磷石膏上億噸，中國年排放磷石膏達到2200多萬噸。 目前磷石膏的利用主要用于建材和農(nóng)業(yè)兩個方面生產(chǎn)磷石膏復合肥，磷石膏 磚，制取硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥，磷石膏防火板，水泥緩凝劑等。但因不能有效解決磷 石膏中所含有的可溶性磷和氟等物質(zhì)，導致產(chǎn)成品抗壓強度低，質(zhì)量不穩(wěn)定， 耐水性很差，浸水后強度下降嚴重，易起泡，脫皮。將磷石膏經(jīng)過高溫加熱煅 燒脫水處理，轉(zhuǎn)化為半水石膏，投入資金大，鍛燒時間長，煅燒溫度高，能耗 大，還會對環(huán)境造成二次污染，使之磷石膏的利用不到10%,未經(jīng)處理的磷石 膏堆放不僅占用大量的土地和資金，而且對土壤和水源造成嚴重污染，因此磷 石膏的處理是一個世界性難題。如何采用經(jīng)濟合理的方法消除磷石膏中雜質(zhì)對 其資源化利用的危害，有效充分利用磷石膏，減少對環(huán)境造成的污染，是當前 國內(nèi)外急待解決的難題。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種消除了磷石膏中雜質(zhì)對其資源化利用的危害， 用其生產(chǎn)的建材產(chǎn)品密度大、抗壓強度高、耐水性好同時放射性和有害物質(zhì)含 量祐合國家標準的改性磷石膏及其制備方法。
本發(fā)明改性磷石膏重量組成為磷石膏30~70份、沙子5~50份、水泥5~ 30份、生石灰1-10份、納米二氧化硅l-5份、納米碳酸鈣1 5份、硅溶膠 H份。
其制備方法如下
A、按配比例稱取磷石膏、沙子、水泥、生石灰、納米二氧化硅、納米碳酸 鈣、硅溶膠，備用；B、 將磷石膏粉碎后，加入生石灰攪拌均勾，然后堆集進行活化反應，反應
時間為24 72小時，然后將活化后的混合物進行干燥，干燥后混合物含水量小 于10%;
C、 在B得到的混合物內(nèi)加入水泥，砂子攪拌均勻，堆積活化反應5小時以
上；
D、 在水內(nèi)加入納米二氧化硅，納米碳酸鈣，硅溶膠并攪拌均勻；
E、 將D得到的混合溶液加入C混合后的粉料內(nèi)，并攪拌均勻。 本發(fā)明改性磷石膏組成按重量份還可以為磷石膏30 70份、沙子5~50
份、水泥5 ~ 30份、生石灰1 ~ 10份、納米二氧化硅1 - 5份、納米碳酸鈣1 ~ 5 份、硅溶膠1 ~ 5份、粉煤灰5 ~ 20份、三乙醇胺0. 1 ~ 2份、甲基硅醇鈉0. 1 ~ 5份、聚羧酸鹽減水劑0. 1 ~ 2份、高效減水劑0. 1 ~ 2份、無水硫酸鈉0. 1 ~ 5 份、增強劑0. 1~2份。 其制備方法為
A、 按配比例稱取磷石膏、沙子、粉煤灰、水泥、生石灰、納米二氧化硅、 納米碳酸鈣、硅溶膠、三乙醇胺、甲基硅醇鈉、聚羧酸鹽減水劑、高效減水劑、 無水硫酸鈉、增強劑，備用；
B、 將磷石膏粉碎后，加入石灰和粉煤灰攪拌均勻，然后堆集進行活化反 應，反應時間為24~72小時，然后將活化后的混合物曬干，曬干后混合物含水 量小于10%;
C、 在B得到的混合物內(nèi)加入水泥，砂子攪拌均句，堆積活化反應5小時
以上；
D、 在水內(nèi)加入聚羧酸鹽減水劑并攪拌均勻，再依次加入納米二氧化硅， 納米碳酸鈣，硅溶膠、三乙醇胺、甲基硅醇鈉、高效減水劑、無水硫酸鈉、增 強劑然后攪拌均勻；
E、 將D得到的混合溶液加入C混合后的粉料內(nèi)，并攪拌均勻。
本發(fā)明所述沙子可以是煉鋼廠的鋼渣砂，河砂，或巖砂中任意一種，也可 以是兩種以上的混合物。水泥可以是硫鋁酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，標號應不低 于42. 5#。納米二氧化硅，納米碳酸鈣系20 50nm的納米分散劑。 本發(fā)明的改性原理
磷石膏屬酸性材料，用生石灰對其進行混合處理，然后進行堆積活化反 應，使其熟化，以提高磷石膏的反應活性，石灰中的氧化鉤與磷石膏中的酸性物質(zhì)磷酸和五氧化二磷發(fā)生中和反應，生成不可溶的磷酸鉤。石灰中的氧化鉤
與氟化物反應生成氟化鈣。CaS04.2H20與水泥水化產(chǎn)物Ca (OH) 2和礦砂中 的活性Si02， A1203反應，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鉤和硫鋁酸鉤，并形成 一種超強度的結(jié)晶體鈣礬石，具有很強的耐水性。納米二氧化硅和納米碳酸鈣 具有很高的活性，能與磷石膏中的氟反應，生成氟硅酸鈣。添加硅溶膠參與反 應，可使原料組分形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更加致密，提高產(chǎn)品的強度和耐水性。 此外若再添加具有特殊功能的外加劑，能使磷石膏產(chǎn)品在抗壓、抗折、抗 凍、耐水性、強度、抗?jié)B性能方面明顯加強。其中三乙醇胺具有防水早強作用， 甲基硅醇鈉具有抗?jié)B防水作用，聚羧酸鹽減水劑和高效減水劑具有分散早強減 水作用，無水硫酸鈉具有防凍作用和激發(fā)作用，增強劑具有增強磷石膏制品強 度的作用。系列添加劑的協(xié)同作用能有效提高磷石膏產(chǎn)品的抗?jié)B，防水，分散， 早強性能。
本發(fā)明的改性磷石膏，用其生產(chǎn)的建材產(chǎn)品，如磷石膏磚、磷石膏板材 等具有密度大、抗壓強度髙、耐水性好等特點，可以有效地用于建筑材料生產(chǎn)， 其綜合利用率高達百分之七十。經(jīng)測試，本發(fā)明的改性磷石膏產(chǎn)品抗壓強度約 為13.5Mpa,抗折強度約為4Mpa，吸水率約為13,干燥收縮約為0.4，原料中 水可溶性五氧化二磷含量約為0.03%,氟含量約為0.25mg/L，相關指標符合國 家標準(抗壓強度符合MU10以上標準，抗折強度大于3Mpa，吸水率小于15, 干燥收縮小于0.5。原料中水可溶性五氧化二磷含量低于0.05%,氟含量低于 0.3mg/L。) 具體實施例方式
實施例1
制成產(chǎn)品為磷石膏磚，成份重量組成磷石膏60份、沙子10份、水泥l(xiāng)l 份、生石灰4份、納米二氧化硅l份、納米碳酸鈣l份、硅溶膠2份。 以水為溶劑，按100千克原料配汁，約需水20千克。 制備方法
1、 按配比例稱取磷石膏、沙子、水泥、生石灰、納米二氧化硅、納米碳酸 鈣、硅溶膠，備用；
2、 將磷石膏粉碎后，、加入生石灰攪拌均勻，然后堆集進行活化反應，反應 時間為72小時，然后將活化后的磷石膏混合料曬干，使含水量大約為8%。
3、 在活化后的磷石膏內(nèi)加入水泥，砂子用攪拌機攪拌均勻，堆積活化反應約為8小時。
4、 在水內(nèi)加入納米二氧化硅，納米碳酸錦，硅溶膠并攪拌均勾。
5、 將攪拌均勻的水溶液倒入活化反應后的粉料內(nèi)攪拌，待攪拌均勻后送入 制磚機內(nèi)震動壓制成型。成型壓力2000KN，磚的抗壓強度符合MU15標準，壓 制成型的磚進行常規(guī)養(yǎng)護二十八天出廠。
實施例2
制成產(chǎn)品為磷石膏板，成份重量組成磷石膏70份、礦沙15份、水泥 15份、生石灰5份、納米二氧化硅2份、納米碳酸鈣2份、硅溶膠1份、粉 煤灰IO份、三乙醇胺O. 5份、甲基硅醇鈉2份、聚羧酸鹽減水劑l份、NF 高效減水劑0. 5份、無水硫酸鈉2份、增強劑LZ981 1份。 以水為溶劑，按100千克原料配汁，約需水25千克。 制備方法
1、 按配比例稱取磷石膏、礦沙、水泥、生石灰、納米二氧化硅、納米碳酸 鈣、硅溶膠、粉煤灰、三乙醇胺、甲基硅醇鈉、聚羧酸鹽減水劑、NF高效減 水劑、無水硫酸鈉、增強劑LZ981,備用。
2、 將磷石膏粉碎后，加入生石灰和粉煤灰攪拌均勻，然后堆集進行活化反 應，反應時間為24小時，然后將活化后的磷石膏混合料曬干，使含水量約為 7%。
3、 在活化后的磷石膏內(nèi)加入水泥，礦砂用攪拌機攪拌均勻后，堆積活化反 應7小時。
4、 將聚羧酸鹽減水劑加入水中攪拌均勻，依次加入納米二氧化硅，硅溶膠， 納米碳酸鈣，三乙醇胺，甲基硅醇鈉，無水硫酸鈉，NF高效減水劑，增強劑 LZ981，然后攪拌均勻。
5、 將攪拌均勻的水溶液倒入活化反應后的粉料內(nèi)攪拌，待攪拌均句后倒入 板材模具內(nèi)，釆用多邊震動然后加壓強震，十小時后脫模即可。壓制成型的 磷石膏板進行常規(guī)養(yǎng)護二十天后出廣。
權(quán)利要求
1、改性磷石膏，其特征在于成份主要組成按重量份為磷石膏30～70份、沙子5～50份、水泥5～30份、生石灰1～10份、納米二氧化硅1～5份、納米碳酸鈣1～5份、硅溶膠1～5份。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的改性磷石膏的制備方法，其特征在于: 它包括下列步驟A、 按配比例稱取磷石膏、沙子、水泥、生石灰、納米二氧化硅、 納米碳酸鈣、硅溶膠，備用；B、 將磷石膏粉碎后，加入生石灰攪拌均勻，然后堆集進行活化 反應，反應時間為24~72小時，然后將活化后的混合物曬干，曬干 后混合物含水量小于10%;C、 在B得到的混合物內(nèi)加入水泥，砂子攪拌均句，堆積活化反 應大于5小時；D、 在水內(nèi)加入納米二氧化硅，納米碳酸鉤，硅溶膠并攪拌均勻；E、 將D得到的混合溶液加入C混合后的粉料內(nèi)，并攪拌均勻。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述改性磷石膏，其特征在于成份還有粉 煤灰5 ~ 20份、三乙醇胺0. 1 ~ 2份、甲基硅醇鈉0. 1 ~ 5份、聚羧 酸鹽減水劑0. 1 ~ 2份、高效減水劑0. 1 ~ 2份、無水硫酸鈉0. 1 ~ 5 份、增強劑0.1~2份。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性磷石膏的制備方法，其特征在于: 它包括下列步驟A、 按配比例稱取磷石膏、沙子、粉煤灰、水泥、生石灰、納米 二氧化硅、納米碳酸鈣、硅溶膠、三乙醇胺、甲基硅醇鈉、聚羧酸 鹽減水劑、高效減水劑、無水硫酸鈉、增強劑，備用；B、 將磷石膏粉碎后，加入石灰和粉煤灰攪拌均勻，然后堆集進 行活化反應，反應時間為24~72小時，然后將活化后的混合物曬干， 曬干后混合物含水量小于10%;C、 在B得到的混合物內(nèi)加入水泥，砂子攪拌均勻，堆積活化反 應大于5小時；D、在水內(nèi)加入聚羧酸鹽減水劑并攪拌均勻，再依次加入納米二 氧化硅，納米碳酸鈣，硅溶膠、三乙醇胺、甲基硅醇鈉、高效減水 劑、無水硫酸鈉、增強劑然后攪拌均勻；E、將D得到的混合溶液加入C混合后的粉料內(nèi)，并攪拌均勻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改性磷石膏及其制備方法，它是將磷石膏、沙子、水泥、生石灰、納米二氧化硅、納米碳酸鈣、硅溶膠等主要組分，按配比例稱取備用，將磷石膏粉碎后，加入生石灰攪拌均勻，然后堆集進行活化反應，然后將活化后的混合物進行干燥，將得到的混合物內(nèi)加入水泥，砂子攪拌均勻，再將含納米二氧化硅，納米碳酸鈣，硅溶膠的混合水溶液倒入上述混合后的粉料內(nèi)，并攪拌均勻，用其生產(chǎn)的建材產(chǎn)品密度大、抗壓強度高、耐水性好同時放射性和有害物質(zhì)含量符合國家標準。
文檔編號C04B28/14GK101565293SQ200910059519
公開日2009年10月28日 申請日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者何昌霖 申請人:何昌霖