一种磷石膏压固成岩剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种磷石膏压固成岩剂及其制备方法与应用，该磷石膏压固成岩剂由粉状固化剂A和液体固化剂B按照重量比为9.2～9.99：0.01～0.8混合而成；粉状固化剂A由如下原料按重量份数计组成：硅酸盐水泥98～99.9份、海藻酸盐0.01～2份；液体固化剂B由如下原料按重量份数计组成：纳米二氧化硅溶液92～99份、聚丙烯酸弹性乳液1～8份。本发明专利技术的磷石膏压固成岩剂中粉状固化剂A呈碱性，与酸性的磷石膏发生中和反应，磷石膏中的磷、氟化物中和可溶磷和氟，转化为难溶的磷酸钙和氟化钙物质，吸收磷石膏中的附着水，使其含水量降低，对磷石膏起固化作用；液体固化剂B与粉状固化剂A中的水化产物硅酸凝胶在压实功的作用下进行胶体化学反应生成硅氧四面体的结构体起到压固成岩作用。

Phosphogypsum compaction rock forming agent and preparation method and application thereof

The invention discloses a phosphogypsum compaction diagenesis agent and its preparation method and application. The phosphogypsum compaction diagenesis agent is composed of a powder curing agent A and a liquid curing agent B according to the weight ratio of 9.2-9.99:0.01-0.8; and a powder curing agent A is composed of the following raw materials according to the weight proportion: 98-99.9 portions of Portland cement, alginate. 0.01 to 2 parts. The liquid curing agent B is made up of weight according to the following raw materials: 92~99 of nano silica solution and 1~8 of polyacrylic acid elastic emulsion. The powder solidifying agent A in the phosphogypsum compaction diagenesis agent of the present invention is alkaline and reacts with acidic phosphogypsum. The phosphorus, fluoride, soluble phosphorus and fluorine in the phosphogypsum are transformed into insoluble calcium phosphate and calcium fluoride substances, and the adhering water in the phosphogypsum is absorbed so as to reduce the water content and solidify the phosphogypsum. The liquid curing agent B and the hydrated product silicic acid gel in the powder curing agent A react with colloidal reaction under the action of compacting power to form the silicon oxygen tetrahedron structure and play the role of compaction and diagenesis.

【技术实现步骤摘要】
一种磷石膏压固成岩剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及道路固化材料的
，具体地指一种磷石膏压固成岩剂及其制备方法与应用。
技术介绍
磷石膏是生产磷肥，磷酸时排放好固体废弃物，每生产1吨磷酸约产生4.5～5吨磷石膏，我国每年都有大量磷石膏产出。磷石膏具有以下特征：磷石膏是一种粉状材料，几乎没有可塑性，磷石膏中残存有磷酸、硫酸和氢氟酸，它是一种酸性副产品(PH<3)；磷石膏中含有25％～30％的自由水，垂直渗透系数为2×10-5～1×10-3。目前，中国磷石膏的有效利用率不足10％，只有极少量的磷石膏被利用生产建筑材料，其余数量巨大的磷石膏作为大宗工业固体废渣堆存，堆存磷石膏不仅占用大量土地，而且磷石膏含有砷、镉、汞等有害重金属化合物对环境造成污染。水泥稳定级配碎石具有良好的力学性能与板体性，水稳定性与抗冻性，具物源广泛，也可就地形取材，便于原材料和混合料的加工，易于机械摊铺操作，是目前我国道路工程中应用十分广泛的一种基层结构形式。然而，水泥稳定碎石基层抗拉强度低，易导致基层开裂使路面层产生反射裂缝。水泥稳定碎石基层会出现裂缝，是因为施工初期的强度较高以及水泥的水化作用发出的热量，使得该结构干缩和温缩的裂缝。更坏地是当后期铺设路面层时，这些裂缝则会反射至路面，产生反射裂缝，造成或大或小的破坏，从而影响道路的使用寿命和稳定性；水泥稳定碎石基层平整度很难把握，碎石本身都是或在或小的石体都非常小和不稳定。当碎石的级配不符合要求，并且有时还有盐碱粒径碎石存在时，就会导致铺设路面时很难铺放平整，并且碎石不能很好地和水泥等胶凝材料混合并产生离析，水泥稳定级配碎石的强度不够。道路的强度关系到其承载力和使用寿命，水泥稳定碎石基层出现强度不足的原因是基层样芯不达标，而当混合料级配不合理以及水泥灰剂量或细颗粒偏小时都会导致水泥稳定碎石基层强度不够，影响道路的承载力和使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种固化效果强、稳定性高的磷石膏压固成岩剂，还提供了该磷石膏压固成岩剂制备方法及其应用。为实现上述目的，本专利技术提供的一种磷石膏压固成岩剂，它由粉状固化剂A和液体固化剂B按照重量比为9.2～9.99：0.01～0.8混合而成；所述粉状固化剂A由如下原料按重量份数计组成：硅酸盐水泥98～99.9份、海藻酸盐0.01～2份；所述液体固化剂B由如下原料按重量份数计组成：纳米二氧化硅溶液92～99份、聚丙烯酸弹性乳液1～8份。优选地，所述的磷石膏压固成岩剂由粉状固化剂A和液体固化剂B按照重量比为9.5～9.95：0.05～0.5混合而成；所述粉状固化剂A由如下原料按重量份数计组成：硅酸盐水泥99.95～99.97份、海藻酸盐0.03～0.05份；所述液体固化剂B由如下原料按重量份数计组成：纳米二氧化硅溶液95～97份、聚丙烯酸弹性乳液3～5份。最佳地，所述的磷石膏压固成岩剂由粉状固化剂A和液体固化剂B按照重量比为9.5：0.5混合而成；所述粉状固化剂A由如下原料按重量份数计组成：硅酸盐水泥99.96份、海藻酸盐0.04份；所述液体固化剂B由如下原料按重量份数计组成：纳米二氧化硅溶液96份、聚丙烯酸弹性乳液4份。进一步地，所述海藻酸盐为海藻酸钠和/或海藻酸钾。优选地，所述海藻酸盐为海藻酸钠与海藻酸钾按照质量比为1:0.5～2混合而成。最佳地，所述海藻酸盐为海藻酸钠与海藻酸钾按照质量比为1:1.2混合而成。进一步地，所述纳米二氧化硅溶液中含有的纳米二氧化硅的质量百分数为5～80％，纳米二氧化硅的粒径为5～80nm。优选地，所述纳米二氧化硅溶液中含有的纳米二氧化硅的质量百分数为20～60％，纳米二氧化硅的粒径为20～60nm。本专利技术还提供了一种上述磷石膏压固成岩剂的方法，包括如下步骤：1)粉状固化剂A的制备：按原料配方将硅酸盐水泥和海藻酸盐混合搅拌均匀，出料；2)液体固化剂B的制备：按原料配方将纳米二氧化硅溶液和聚丙烯酸弹性乳液混合搅拌均匀，出料；3)混合制备：将粉状固化剂A加入液体固化剂B中，按照重量比为粉状固化剂A：液体固化剂B＝9.2～9.99：0.01～0.8混合搅拌均匀，即可。进一步地，所述步骤1)中混合搅拌的速率为10～100r/min，搅拌时间为10～30min；所述步骤2)中混合搅拌的速率为5～60r/min，搅拌时间为5～35min；所述步骤3)中混合搅拌的速率为5～120r/min，搅拌时间为5～50min。优选地，所述步骤1)中混合搅拌的速率为20～80r/min，搅拌时间为15～25min；所述步骤2)中混合搅拌的速率为10～50r/min，搅拌时间为15～30min；所述步骤3)中混合搅拌的速率为10～100r/min，搅拌时间为15～35min。本专利技术还提供了一种上述磷石膏压固成岩剂的应用，将磷石膏压固成岩剂与磷石膏按重量为8～12：100进行搅拌混合形成含水率为12～18％的浆料，然后将浆料在道路表面进行摊铺、碾压，保湿护养3～10天，即形成固化稳定的磷石膏道路基层。最佳地，所述磷石膏压固成岩剂与磷石膏按重量为10：100进行搅拌混合形成含水率为14％的浆料；其中，所述磷石膏压固成岩剂由粉状固化剂A和液体固化剂B按照重量比为9.5：0.5混合而成；所述粉状固化剂A由如下原料按重量份数计组成：硅酸盐水泥99.96份、海藻酸盐0.04份；所述液体固化剂B由如下原料按重量份数计组成：纳米二氧化硅溶液96份、聚丙烯酸弹性乳液4份。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：其一，本专利技术的磷石膏压固成岩剂由粉状固化剂A和液体固化剂B两部分组成，两者配合使用，缺一不可。本专利技术的粉状固化剂A由硅酸盐水泥和海藻酸盐混合而成，起到的作用是：(1)中和反应，磷石膏中的酸与粉状固化剂中的碱起中和反应，反应产物是碱性水硬性硅酸凝胶；(2)重金属的络合反应：磷石膏粉状固化剂中的海藻酸盐为阴离子化合物，迅速与磷石膏中重金属阳离子反应生成不溶水的大分子重金属的络合物；(3)水硬性硅酸凝胶：由于磷石膏粉状固化剂主要组成为硅酸盐，在磷石膏水泥的体系中迅速水解为以硅酸钙凝胶为主体的水泥石产物，并对气硬性的磷石膏中的二水硫酸钙进行水化反应，形成了水硬性的硅酸盐凝胶体并层层包覆，为进一步与磷石膏固化剂的液体组分B的反应提供了载体。其二，本专利技术的液体固化剂B由纳米二氧化硅溶液和聚丙烯酸弹性乳液混合而成，起到的作用是：液体固化剂B与粉状固化剂A中的水化产物硅酸凝胶在压实功的作用下进行胶体化学反应生成硅氧四面体的结构体，形成孔隙小、密度大的水硬性硅铝酸盐，固结成有强度的岩石结构体，即压固成岩作用。其三，本专利技术的磷石膏压固成岩剂固化形成的磷石膏道路基层，道路基层各项性能优于的水泥稳定级配碎石道路基层材料，该磷石膏道路基层由于磷石膏主要成分为二水硫酸钙，稳定在以水硬性硅铝盐凝胶的硅氧四面体和铝氧八面体中的水泥石晶格结构体中，磷石膏和本专利技术的固化剂在压实功的作用下，发生了胶体化学反应，磷石膏自由水转变为结晶水；孔隙度降低、体积缩小、密度增大，松散的磷石膏和固化剂形成稳定固结的磷石膏道路基层，提高了道路基层的强度和承载力，延长了使用寿命。其四，本专利技术的粉状固化剂A所用硅酸盐水泥是普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥，海藻酸盐为海藻酸钠和/或海藻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷石膏压固成岩剂，其特征在于：它由粉状固化剂A和液体固化剂B按照重量比为9.2～9.99：0.01～0.8混合而成；所述粉状固化剂A由如下原料按重量份数计组成：硅酸盐水泥98～99.9份、海藻酸盐0.01～2份；所述液体固化剂B由如下原料按重量份数计组成：纳米二氧化硅溶液92～99份、聚丙烯酸弹性乳液1～8份。

【技术特征摘要】
1.一种磷石膏压固成岩剂，其特征在于：它由粉状固化剂A和液体固化剂B按照重量比为9.2～9.99：0.01～0.8混合而成；所述粉状固化剂A由如下原料按重量份数计组成：硅酸盐水泥98～99.9份、海藻酸盐0.01～2份；所述液体固化剂B由如下原料按重量份数计组成：纳米二氧化硅溶液92～99份、聚丙烯酸弹性乳液1～8份。2.根据权利要求1所述的磷石膏压固成岩剂，其特征在于：它由粉状固化剂A和液体固化剂B按照重量比为9.5～9.95：0.05～0.5混合而成；所述粉状固化剂A由如下原料按重量份数计组成：硅酸盐水泥99.95～99.97份、海藻酸盐0.03～0.05份；所述液体固化剂B由如下原料按重量份数计组成：纳米二氧化硅溶液95～97份、聚丙烯酸弹性乳液3～5份。3.根据权利要求2所述的磷石膏压固成岩剂，其特征在于：它由粉状固化剂A和液体固化剂B按照重量比为9.5：0.5混合而成；所述粉状固化剂A由如下原料按重量份数计组成：硅酸盐水泥99.96份、海藻酸盐0.04份；所述液体固化剂B由如下原料按重量份数计组成：纳米二氧化硅溶液96份、聚丙烯酸弹性乳液4份。4.根据权利要求1或2或3所述的磷石膏压固成岩剂，其特征在于：所述海藻酸盐为海藻酸钠和/或海藻酸钾。5.根据权利要求4所述的磷石膏压固成岩剂，其特征在于：所述海藻酸盐为海藻酸钠与海藻酸钾按照质量比为1:0.5～2混合而成。6.根据权利要求1或2或3所述的磷石膏压固成岩剂，其特征在于：所述纳米二氧化硅溶液中含有的纳米二氧化硅的质量百分数为5～80％，纳米二氧化硅的粒径为5～80nm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄菁华，颜子峰，
申请(专利权)人：湖北科创奇纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42