一种珍珠岩复合改性磷石膏水泥缓凝剂和低成本水泥制造技术

本发明专利技术公开了一种珍珠岩复合改性磷石膏水泥缓凝剂和低成本水泥。首先，采用磷石膏、珍珠岩、少量石灰及水按一定比例直接混合搅拌均匀，陈化放置24小时，再经成球设备制备成水泥缓凝剂料球。其次，采用珍珠岩替代粉煤灰作为混合材，结合水泥熟料和上述改性磷石膏缓凝剂，配制出新型低成本水泥。本发明专利技术采用丰富的天然珍珠岩作为复合改性剂，制备工艺过程简单，无需高温煅烧，可去除磷石膏中97%以上的可溶磷，使可溶磷含量降低至0.008%，具有明显改性效果；天然珍珠岩作为混合材，所制水泥的凝结时间达到常规标准，因而可节约宝贵的天然石膏资源和昂贵的粉煤灰用量，进而大幅度降低水泥的制造成本。

Perlite composite modified phosphogypsum cement retarder and low cost cement

The invention discloses a perlite composite modified phosphogypsum cement retarder and low cost cement. First of all, phosphogypsum, perlite, a small amount of lime and water were directly mixed and stirred evenly in a certain proportion, aged for 24 hours, and then prepared into cement retarder balls by balling equipment. Secondly, using perlite instead of fly ash as admixture, combined with cement clinker and the above modified phosphogypsum retarder, a new low-cost cement was prepared. The invention adopts the abundant natural perlite as compound modifier, preparation process is simple, without high-temperature calcination, can remove more than 97% of the soluble phosphorus in phosphogypsum, the soluble phosphorus content decreased to 0.008%, with obvious modification effect; natural perlite as admixture, the cement setting time reaches to the normal standard thus, natural gypsum resources can save precious and expensive amount of fly ash, and thus greatly reduce the manufacturing cost of cement.

【技术实现步骤摘要】
一种珍珠岩复合改性磷石膏水泥缓凝剂和低成本水泥
本专利技术涉及再生资源综合利用
，特别涉及一种磷石膏水泥缓凝剂和低成本水泥的制备方法。
技术介绍
磷石膏是湿法生产磷酸或磷酸盐复肥工业的副产品，每生产1吨磷酸会排放大约5吨废渣。由于磷化工工业的快速壮大发展，磷石膏废料产量也快速增长。中国是世界上最大的磷肥生产国，同时也是最大的磷石膏副产国，预计在2015年，我国磷肥需求量将达到1.3亿吨，相应地，磷石膏排放量也将随之剧增。磷石膏主要成分与天然石膏相同，都是CaSO4·2H2O，但是由于磷石膏含有可溶性磷、氟及游离酸和其它有害杂质，随意排放会对环境造成严重污染，对生态环境造成极大危害。采用工业磷石膏替代天然石膏用作水泥缓凝剂，不仅节约大量宝贵石膏资源，而且变废为宝、成本低廉，成为磷石膏废弃物综合再利用的主要途径。但是工业磷石膏直接用作水泥缓凝剂，罗派峰等采用沥青废料和石灰对磷石膏进行了复合改性，取得较好效果。但电石原料、沥青废料仅存在于个别工业配套地区，而在水泥制备中同样使用了价格偏高的粉煤灰混合材，因而有待进一步开发价格低廉、来源丰富的改性材料和混合材，使缓凝剂改性工艺及水泥制备工艺更为简单，以便于实际生产应用。
技术实现思路
为了有效降低工业磷石膏中的可溶磷等有害杂质含量，使水泥凝结时间正常，本专利技术提供一种珍珠岩复合改性的磷石膏水泥缓凝剂。同时，采用资源丰富、价格低廉的天然珍珠岩替代昂贵的粉煤灰作为混合材，并添加珍珠岩改性的磷石膏作为水泥缓凝剂，进而配制出新型的低成本水泥。一种珍珠岩复合改性磷石膏水泥缓凝剂由下列重量的原料组成：珍珠岩5-50份、磷石膏30-70份、石灰1-10份、水0.1-0.2份，混合均匀，自然成化24小时，再经成球设备制备成料球；将所述珍珠岩复合改性磷石膏用作水泥缓凝剂时，可有效降低可溶磷含量，从0.280%降至0.01%以下；使水泥的初凝时间从350min缩短至280min，终凝时间从400min缩短至320min；经珍珠岩改性，可使磷石膏作为缓凝剂配制的水泥凝结时间达到常规标准；所述磷石膏为磷肥工业中生产磷酸时产生的废料，主要化学成份为二水石膏，二水石膏的含量为80%-98%；所述珍珠岩主要含有72.16%的二氧化硅（SiO2）、11.98%的三氧化二铝（Al2O3）和1.88%的三氧化二铁（Fe2O3）和0.82%的氧化钙（CaO）。基于所述珍珠岩复合改性磷石膏水泥缓凝剂的低成本水泥由下列重量的原料组成：水泥熟料55-75份、珍珠岩25-35份、珍珠岩复合改性磷石膏水泥缓凝剂4-6份；所述低成本水泥采用珍珠岩替代昂贵粉煤灰，并掺入珍珠岩改性的磷石膏作为缓凝剂，使水泥的初凝时间缩短至260-270min，终凝时间缩短至295-305min。本专利技术的实验情况如下：实验所用珍珠岩、磷石膏、粉煤灰及石灰取自宣城市水东泰狮缓凝剂制品有限公司，天然石膏取自国药集团。原材料制备：水泥熟料采用QM-3SP2行星式球磨机，在400r/min的转速下，球磨30到40分钟；珍珠岩采用玛瑙研钵研磨，并过筛（100目），或采用上述方式球磨；石灰过筛（100目）；磷石膏过筛（100目）；天然石膏过筛（100目）；粉煤灰过筛（100目）。表1为本专利技术中所涉及的各种实验原料的化学成分。表1为实验原料的化学成分及百分含量（%）磷石膏中的可溶磷的存在会引起水泥凝结时间不正常，对水泥性能及环境造成不良影响。本专利技术选用资源丰富、廉价易得的珍珠岩及少量石灰对磷石膏进行复合改性，并用珍珠岩替代价格较高的粉煤灰，作为混合材来制备低成本水泥。表1为磷石膏的改性处理工艺配方及其对可溶磷含量的影响。由表1可知，珍珠岩主要含SiO2、Al2O3和Fe2O3等，而石灰主要为CaO，这些成本都是生成水泥主要水化矿物硅酸三钙C3S、硅酸二钙C2S、铝酸三钙C3A、铁铝酸四钙C4AF的有效成分。珍珠岩和石灰的加入，可稀释降低可溶磷含量，使HP042¯、H2P04¯、H3PO4等转变成磷酸盐惰性矿物，进而使水泥凝结时间达到常规标准。同时，对比珍珠岩和粉煤灰，可见其SiO2含量更高，有利于水泥硅酸盐矿物的生成，对提高水泥强度非常有益，并可大幅度降低水泥制造的生产成本，因而可望作为一种新工艺得到广泛推广。根据GBT23456-2009磷石膏标准，本专利技术实验中采用喹钼柠酮沉淀法测定磷石膏中的可溶磷含量。本专利技术首先对比了不同处理工艺对磷石膏可溶磷含量的影响规律，见表2。样品编号：1号和2号试样采用的是实验室新旧两种不同的磷石膏样品；3号、4号和5号采用的是1号磷石膏。表2不同改性处理后磷石膏中可溶磷含量的测定结果从表2中可以看出，水洗处理、纯石灰中和、珍珠岩石灰复合改性均可大幅度降低可溶磷含量，而本专利技术的复合改性方法可去除磷石膏中97%以上的可溶磷，使可溶磷含量降低至0.008%，具有明显改性效果。根据GB/T1346-2001水泥标准稠度用水量、凝结时间国家标准，本专利技术测量了不同处理工艺对水泥凝结时间的影响。表3为不同处理工艺对水泥凝结时间的影响规律。对比样5复合改性（粉煤灰混合材）和样2未改性处理的磷石膏的水泥凝结时间，初凝时间由350min缩短至280min，终凝时间由400min缩短至320min，复合改性效果明显，甚至比样3水洗工艺和样4石灰改性的效果更好。而采用珍珠岩作为混合材替代粉煤灰，对比样5和样6，初凝时间和终凝时间进一步分别缩短15min和20min，更加接近天然石膏样1的水平。表3不同处理工艺对水泥凝结时间的影响规律本专利技术采用丰富的天然珍珠岩作为复合改性剂及混合材，制备工艺过程简单，无需高温煅烧，可有效降低可溶磷含量，且所制水泥的凝结时间达到常规标准，因而可节约宝贵的天然石膏资源和昂贵的粉煤灰用量，进而大幅度降低水泥的制造成本。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步地描述。实施例1按如下重量比配制珍珠岩改性磷石膏水泥缓凝剂：珍珠岩35kg、磷石膏60kg、石灰5kg和水0.18kg，混合均匀，自然成化24小时，再经成球设备制备成料球；该珍珠岩复合改性磷石膏水泥缓凝剂的可溶磷含量降低至0.008%。磷石膏为磷肥工业中生产磷酸时产生的废料，主要化学成份为二水石膏，二水石膏的含量为80%；珍珠岩主要含有有72.16%的二氧化硅（SiO2）、11.98%的三氧化二铝（Al2O3）和1.88%的三氧化二铁（Fe2O3）和0.82%的氧化钙（CaO）。按如下重量比配制珍珠岩低成本水泥：熟料65kg、粉煤灰30kg、珍珠岩改性磷石膏水泥缓凝剂5kg。该低成本水泥的初凝时间为280min，终凝时间为320min。实施例2使用实施例1的珍珠岩改性磷石膏水泥缓凝剂制作低成本水泥按如下重量比配制低成本水泥：熟料65kg、珍珠岩30kg、珍珠岩改性磷石膏水泥缓凝剂5kg。该低成本水泥的初凝时间为265min，终凝时间为300min。实施例3按如下重量比配制珍珠岩改性磷石膏水泥缓凝剂：珍珠岩5kg、磷石膏30kg、石灰3kg和水0.1kg，混合均匀，自然成化24小时，再经成球设备制备成料球；该珍珠岩复合改性磷石膏水泥缓凝剂的可溶磷含量降低至0.01%。使用实施例3的珍珠岩改性磷石膏水泥缓凝剂制作低成本水泥，按如下重量比配制低成本水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种珍珠岩复合改性磷石膏水泥缓凝剂，其特征在于由下列重量的原料组成：珍珠岩5‑50份、磷石膏30‑70份、石灰1‑10份、水0.1‑0.2份，混合均匀，自然成化24小时，再经成球设备制备成料球；将所述珍珠岩复合改性磷石膏用作水泥缓凝剂时，可有效降低可溶磷含量，从0.280%降至0.01%以下；使水泥的初凝时间从350min缩短至280min，终凝时间从400min缩短至320min；经珍珠岩改性，可使磷石膏作为缓凝剂配制的水泥凝结时间达到常规标准；所述磷石膏为磷肥工业中生产磷酸时产生的废料，主要化学成份为二水石膏，二水石膏的含量为80%‑98%；所述珍珠岩主要含有72.16%的二氧化硅、11.98%的三氧化二铝和1.88%的三氧化二铁和0.82%的氧化钙。

【技术特征摘要】
2017.01.05 CN 20171000667271.一种珍珠岩复合改性磷石膏水泥缓凝剂，其特征在于由下列重量的原料组成：珍珠岩5-50份、磷石膏30-70份、石灰1-10份、水0.1-0.2份，混合均匀，自然成化24小时，再经成球设备制备成料球；将所述珍珠岩复合改性磷石膏用作水泥缓凝剂时，可有效降低可溶磷含量，从0.280%降至0.01%以下；使水泥的初凝时间从350min缩短至280min，终凝时间从400min缩短至320min；经珍珠岩改性，可使磷石膏作为缓凝剂配制的水泥凝结时间达到常规标准；所述磷石膏为磷肥工业中生产磷酸时产生的废料，主要化学成份为二水石膏，二水石膏的含量为80%-98%；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗派峰，周宇罡，周圣稳，夏伟，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34