磷石膏基水泥膠凝材料及其促凝劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于磷石膏綜合利用領(lǐng)域，具體地說是一種磷石膏基水泥膠凝材料及其促 凝劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)副產(chǎn)磷石膏主要成分是二水硫酸鈣，是替代天然石膏作為膠凝材料的一個重 要選擇。但由于磷石膏中含有大量有害雜質(zhì)，特別是含有P 2O5和F等雜質(zhì)，對膠凝材料的強 度及凝結(jié)時間均有很大影響，因此不能直接利用。目前在工業(yè)上用磷石膏制備膠凝材料的 應(yīng)用通常采用預(yù)處理及煅燒方式。預(yù)處理主要有水洗法和中和法。水洗處理雖可以去除大 部分有害雜質(zhì)，由于處理成本高，限制了使用；中和法是利用生石灰對其中和改性，去除磷 石膏中的游離酸，以提高膠凝材料的強度。煅燒法即通過高溫加熱脫除磷石膏中的結(jié)晶水 以獲得主要成分為無水石膏或半水石膏的膠凝材料，其缺點是能耗高，也限制了其廣泛利 用。免煅燒處理的優(yōu)點是處理成本低，但由于二水硫酸鈣本身沒有強度，通常需要與其他膠 凝材料比如粉煤灰、高爐礦渣粉、水泥混配成具有一定強度的膠凝材料。此類膠凝材料具有 強度低及初、終凝結(jié)時間長等缺點，導(dǎo)致其應(yīng)用途徑受限，限制了磷石膏的利用。而安徽六 國化工股份有限公司利用低品位宜昌磷礦生產(chǎn)磷酸二銨所排放的磷石膏中，不僅含有更高 的鐵、鋁、鎂、鉀、鈉等雜質(zhì)，且其夾帶更高的P 2O5和游離硫酸，以此磷石膏為原料制成的石 膏磚、板、材的強度都有嚴重的損傷，該磷石膏更是整個工業(yè)石膏綜合利用領(lǐng)域的老大難問 題。
[0003] 針對上述問題，申請人曾在中國專利ZL201110419057. 1 "磷石膏基復(fù)合膠凝材料 及其促凝劑"中提出用干基磷石膏、高爐礦渣粉、硅酸鹽水泥、石灰石粉和生石灰構(gòu)成的復(fù) 合膠凝材料，以高鋁水泥或偏鋁酸鈉作為促凝劑，可以取代水泥作為井下充填、抹面砂漿、 路牙砌塊等應(yīng)用領(lǐng)域使用，生產(chǎn)成本較水泥低，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。其缺點是作為促凝劑的高鋁水泥或偏鋁酸鈉價格較高，按目前的市場 價，高鋁水泥2000元/噸，偏鋁酸鈉7500元/噸，使得復(fù)合膠凝材料應(yīng)用成本上升，如能選 擇成本更加低廉的促凝劑，勢必會增加這種磷石膏基膠凝材料的市場競爭力，使其得到更 廣泛的應(yīng)用，加快其替代水泥的步伐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種低成本的磷石膏基水泥膠凝材料，可以部分地替代水泥 進行現(xiàn)場施工，從而提高磷石膏的利用轉(zhuǎn)化率；本發(fā)明的另一個目的是提供一種低成本的 用于以磷石膏為主要基料的水泥膠凝材料的促凝劑，以提高磷石膏的利用率。
[0005] 本發(fā)明是在中國專利ZL201110419057. 1 "磷石膏基復(fù)合膠凝材料及其促凝劑"基 礎(chǔ)上作出的改進。具體技術(shù)方案如下：
[0006] 所述磷石膏基水泥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(gòu)成的復(fù)合膠凝材料及促凝劑按比例混合、經(jīng)粉磨而得到的混合物；復(fù)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30~50 :35~ 45:4~8:6~16:2~10 ;促凝劑為礬鐵廢渣，礬鐵廢渣的加入量為上述復(fù)合膠凝材料重量 的2~8% 〇
[0007] 所述干基磷石膏由濕法磷酸副產(chǎn)的磷石膏經(jīng)中和改性、陳化、干燥至游離水含量 不高于1 %而得到。
[0008] 礬鐵廢渣作為促凝劑在上述磷石膏基水泥膠凝材料中的應(yīng)用，所述復(fù)合膠凝材料 由磷石膏、高爐礦渣粉、硅酸鹽水泥、石灰石粉和生石灰按重量比30~50 :35~45:4~ 8:6~16:2~10構(gòu)成，作為促凝劑研^鐵廢渣的加入量為上述復(fù)合膠凝材料重量的2%~ 8%〇
[0009] 本發(fā)明所得膠凝材料經(jīng)檢測，初凝時間為130min~180min，終凝時間為240min~ 420min ;按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法（150法）》進行膠凝材料的強度 測定，28天的抗折強度達到6~7Mpa，抗壓強度達到33~36Mpa，防水性能優(yōu)良，上述性能 指標均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。因 此本發(fā)明所制作的石膏基水泥膠凝材料可取代普通水泥作為井下充填、抹面砂漿、路牙砌 塊等應(yīng)用領(lǐng)域使用。而本發(fā)明所用促凝劑礬鐵廢渣成本較低，每噸僅100元，明顯低于高 鋁水泥或偏鋁酸鈉的市場價格，因此，所得膠凝材料綜合生產(chǎn)成本要較水泥低25%以上，較 ZL201110419057. 1的磷石膏基復(fù)合膠凝材料綜合成本低10%以上，具有明顯的成本優(yōu)勢， 勢必會增加這種磷石膏基水泥膠凝材料的市場競爭力，從而加快推進其替代水泥的步伐， 使得磷石膏能夠得到大量地利用，以緩減磷肥企業(yè)的磷石膏堆放壓力。
【具體實施方式】
[0010] 下面通過實施例對本發(fā)明做進一步說明。以下所有用量均為重量百分比用量。
[0011] 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(chǎn)磷酸 二銨所排放的磷石膏，主要成份如下：
[0012] Ca0:29. 22%, S03:44. 10%, P205： 1· 02%, F: I. 28%, Si02:2. 51%,A1203:0. 81%, F e203:l. 05% ,MgO:l. 37% ,Na20:0. 36%
[0013] 本發(fā)明促凝劑礬鐵廢渣為采用鋁熱還原法生產(chǎn)礬鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量礬鐵 廢渣，也稱剛玉渣，主要成分如下：
[0014] AL203：78 ~ 83%, CaO ：10 ~ 17%, MgO ：1. 0 ~ 2. 5%, FeO ：0. 2 ~ 0. 8%, SiO2: 0· 6 ~0· 8%，V0X:1. 3 ~4. 0%，其它：0 ~2%
[0015] 本發(fā)明的各實施例均按下述工藝流程進行：將初破后的磷石膏，用磷石膏重量的 3~6%氧化鈣進行中和改性、陳化，在烘干窯中脫去大部分游離水，控制游離水的含量不 大于1%。按下表實施例中各組份比例取按上述烘干后的干基磷石膏、高爐礦渣粉、硅酸鹽 水泥、石灰石粉、生石灰、礬鐵廢渣，經(jīng)充分混合、磨細至比表面積在500m 2/kg，得到磷石膏 基水泥膠凝材料。按標準GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法（150法）》進行磷石膏 基水泥膠凝材料的強度測定，按GB/T1346-2001測定其初終凝時間，各實施例抗壓強度及 初終凝時間見下表。
[0016]
[0017] 上述生石灰也可以先期加入到脫水前的磷石膏中。
【主權(quán)項】
1. 磷石膏基水泥膠凝材料，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(gòu)成的復(fù)合膠凝材料及促凝劑按比例混合、經(jīng)粉磨而得到的混合物；其特征是：復(fù)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30~50 : 35~45:4~8:6~16:2~10 ;促凝劑為礬鐵廢渣，礬鐵廢渣的加入量為上述復(fù)合膠凝材 料重量的2~8%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷石膏基水泥膠凝材料，其特征是：所述干基磷石膏由濕法 磷酸副產(chǎn)的磷石膏經(jīng)中和改性、陳化、干燥至游離水含量不高于1%而得到。3.礬鐵廢渣作為促凝劑在權(quán)利要求1所述磷石膏基水泥膠凝材料中的應(yīng)用，所述復(fù)合 膠凝材料由磷石膏、高爐礦渣粉、硅酸鹽水泥、石灰石粉和生石灰按重量比30~50 :35~ 45:4~8:6~16:2~10構(gòu)成，作為促凝劑研^鐵廢渣的加入量為上述復(fù)合膠凝材料重量的 2 ~8%〇
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種磷石膏基水泥膠凝材料及其促凝劑，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(gòu)成的復(fù)合膠凝材料及促凝劑按比例混合、經(jīng)粉磨而得到的混合物；復(fù)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30～50：35～45:4～8:6～16:2～10；促凝劑為礬鐵廢渣，礬鐵廢渣的加入量為上述復(fù)合膠凝材料重量的2～8％。所得膠凝材料綜合生產(chǎn)成本要較水泥低25％以上，具有明顯的成本優(yōu)勢，可加快推進其替代水泥的步伐，使得磷石膏能夠得到大量地利用，以緩減磷肥企業(yè)的磷石膏堆放壓力。
【IPC分類】C04B11/30
【公開號】CN105384373
【申請?zhí)枴緾N201510761127
【發(fā)明人】胡成軍, 石慶忠, 潘建, 施晰昕, 曹露, 孫榮, 羅根宏
【申請人】銅陵化學工業(yè)集團有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年11月9日