用于磷石膏建筑石膏粉的复合改性剂制造技术

本发明专利技术公开了一种用于磷石膏建筑石膏粉的复合改性剂，属于工业固废资源化利用和建筑材料领域，复合改性剂由硫酸铝和/或硫酸亚铁、减水剂、缓凝剂、再生石膏粉组成，本发明专利技术复合改性剂改性后的改性建筑石膏粉操作性满足GB/T17669‑1999规定要求，力学性能等级达到GB/T9776‑2008所规定的3.0级；本发明专利技术复合改性剂改性方法简单，复合改性剂成本低，制品强度高，从根本上解决了磷石膏烧制建筑石膏制粉操作性差、制品强度低的瓶颈问题，本发明专利技术可为磷石膏生产建筑石膏粉、建筑砌块、板材提供技术保障，对磷石膏资源化利用具有重要的环境效益和经济效益意义。

Composite modifier for phosphogypsum building gypsum powder

The invention discloses a composite modifier for phosphogypsum building gypsum powder, which belongs to the field of industrial solid waste resource utilization and building materials. The composite modifier is composed of aluminium sulfate and/or ferrous sulfate, water reducing agent, retarder and recycled gypsum powder. The operability of the modified building gypsum powder modified by the composite modifier meets the requirements of GB/T1769, mechanical properties, etc. Grade 3.0 as stipulated in GB/T9776 2008; The composite modifier of the invention has simple modification method, low cost and high product strength, and fundamentally solves the bottleneck problem of poor operability and low product strength in phosphogypsum sintering building gypsum powder. The invention can provide technical guarantee for phosphogypsum production of building gypsum powder, building block and board, and resource utilization of phosphogypsum. Utilization has important environmental and economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
用于磷石膏建筑石膏粉的复合改性剂
本专利技术涉及一种用于磷石膏建筑石膏粉的复合改性剂，属于工业固体废弃物资源化利用和建筑材料制备

技术介绍
磷石膏是以磷矿石与硫酸为原料湿法生产磷酸产生的固体废弃物。它与硫酸反应生产磷酸的主副反应如式（1.1）、（1.2）、（1.3）所示：由上述反应式我们可以明显看到：每生产1吨磷酸，就会产生4~5吨的磷石膏，比例悬殊的副产磷石膏产出量，如果不用适宜的方法处理，将会对环境造成严重的威胁。磷石膏经过煅烧后产生的半水石膏具有良好的水化、凝结性能，但因其含有的杂质，其固结时晶体形貌差，长劲比大，导致其物理力学性能与天然石膏存在较大差距，磷肥企业要实现可持续发展，磷石膏资源化利用瓶颈问题就必须得到解决。目前大多数国内磷化工企业主要采用堆存方法处理磷石膏，且在未来很长一段时间内我国的磷石膏仍将处于“堆用并存”的状况。根据中国磷复肥工业协会数据统计来看，目前磷石膏主要用于水泥缓凝剂、筑路或充填、建筑石膏粉、外售或外供，因为磷石膏强度性能的缺陷，目前以磷石膏为主要基体的建筑材料（胶凝材料、石膏砖、石膏砌块）利用占比较小，发展空间很大。为了解决磷建筑石膏的性能缺陷，国内广大学者在此方面做了很多科学研究，如：CN201810143006.2公开了一种磷石膏改性方法，包括如下步骤：（1）将磷石膏置于研磨机中进行研磨，过筛后得A品；（2）将A品与生石灰放入搅拌加热装置中搅拌混匀，调整混合物的pH值呈碱性，得B品；（3）将B品进行加热搅拌处理，得C品；（4）依次向C品中加入钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、液体石蜡和硬脂酸，继续进行加热搅拌处理，最终得到改性磷石膏。此种改性方法简单，效果明显利用，且此法改性后的磷石膏表面性能较好。CN201610184210.X公开了一种防虫抗压强度高的保温建筑石膏粉，步骤如下：（1）将磷石膏烘焙后粉碎鼓风至沸腾状态；（2）喷洒雾状的盐酸溶液，经改良后的酸洗工艺改性处理后可降低其他杂质含量，提高CaSO4·2H2O含量；（3）将其加入到天然石膏中并与其他有效复合助剂经研磨处理。处理后的石膏硬化体的晶体之间搭接更为密实，晶体之间的空际相应变小，制得的保温建筑石膏粉抗压强度高、防虫、孔隙率大、保温效果显著。CN200810058323.0涉及一种改性磷石膏生产建筑石膏的方法，属于磷化工
步骤如下：按照磷石膏、电石渣、改性剂Al2O3和稀土金属按重量比为76～88∶5～15∶3～10∶0.5～1.5比例配料，制粒，在无水洗煅烧工艺中煅烧改性，控制温度为150～300℃，煅烧时间20～30min后出窑，得到改性磷石膏。改性全程处理时间短，能耗低，磷石膏资源得到了合理的利用，对于解决磷石膏堆存所带来的占用土地及污染环境等问题具有重要意义。CN201810075671.2提供了一种磷石膏改性材料制备方法，物质组成如下：改性磷石膏72~86％、赤泥5~12％、粉煤灰1~6％、矾渣1~5％、水泥4~14％、阴离子型有机硅表面活性剂0.1~1％、固化剂0.2~1％、硬脂酸-聚苯乙烯乳液1~3％、疏水改性剂0.5~3％、抗渗剂0.5~1％。此种方法制备的道路材料，可代替传统的道路基层和道路水稳层，将其二合一，施工方便，减少对环境的污染，而且变废为宝；形成的道路层抗裂性强、不易腐蚀，使用寿命长。综上所述，围绕解决磷石膏及建筑石膏性能这一问题，研究出了很多改性剂和改性方法，但是目前还没有以磷石膏建筑石膏粉为原料，通过添加复合改性剂制备改性建筑石膏粉，使其满足3.0级建筑石膏力学性能要求的改性剂。
技术实现思路
本专利技术针对现有磷建筑石膏物理性能差的问题，提供了一种用于磷石膏建筑石膏粉的复合改性剂，其由硫酸铝和/或硫酸亚铁、减水剂、缓凝剂、再生石膏粉组成，硫酸铝和/或硫酸亚铁的添加量为磷石膏建筑石膏粉质量的0.5-2.0%，减水剂的添加量为磷石膏建筑石膏粉质量的0.3-0.4%，缓凝剂的添加量为磷石膏建筑石膏粉质量的0.1-0.2%，再生石膏粉的添加量为磷石膏建筑石膏粉质量的1-2.6%；本专利技术以较低的生产成本来明显提高磷建筑石膏的性能，使其满足建材领域对石膏制品的要求，最终实现磷石膏的资源化利用。所述减水剂为木质素磺酸钙、萘系减水剂、三聚氰胺减水剂中的一种或任意比的几种。所述缓凝剂为动物蛋白缓凝剂、植物蛋白缓凝剂、柠檬酸中的一种或任意比的几种。使用时，复合改性剂添加量为磷石膏建筑石膏粉质量的2-5%；复合改性剂根据磷石膏建筑石膏粉改性要求，将各组成计量后混合，当用于磷石膏建筑石膏粉生产现场使用时，将其按比例加入磷石膏建筑石膏中，经粉磨生产改性石膏粉，若是市场购置磷石膏建筑石膏粉，则将复合改性剂粉磨过200目筛筛余量＜5%，然后按比例加入石膏粉中混合均匀即可。所述磷石膏建筑石膏为磷石膏干法脱水生产的β型半水石膏粉。所述改性建筑石膏粉操作性满足GB/T17669-1999要求，力学性能满足GB/T9776-2008规定中3.0级要求。本专利技术理论依据：建筑石膏与水混合后，首先是半水石膏溶解并形成半水石膏饱和与二水石膏过饱和的离子系统，此时会形成不稳定初始水化物；然后初始水化物经历一个诱导期，在此期间半水石膏的饱和度保持不变，初始水化物会逐渐稳定，充当晶核的作用，接下来晶核自发长大，当晶核长大到临界尺寸时，诱导期结束，开始结晶过程；此时由于二水石膏晶体的析出，破坏了半水石膏原有的溶解平衡状态，此时半水石膏会进一步溶解，来补偿二水石膏析晶所减少的硫酸钙含量，如此反复不断地进行半水石膏的溶解和二水石膏的析晶，直到半水石膏完全水化为止。同时，随着水化时生成的二水石膏针状晶体交错生长、互相连生，从而造成石膏浆体的凝结与硬化。根据以上的溶解析晶理论，在初始结构形成以后水化物继续增加，就会对已经形成的结构网产生一种结晶应力（内应力）。当结构逐渐密实以后，形成的水化物越多，产生的结晶应力就越大，当结晶应力大于当时结构所能承受的限度时，就会导致部分结构破坏，使最终的塑性强度下降；若初始结构形成以后，水化物的生成不足以产生结晶应力或者产生的结晶应力不足以引起结构的破坏时，那么最终的塑性强度将会达到最高值。由于磷建筑石膏中或多或少含有的可溶性杂质（磷酸一钙、磷酸二钙、氟硅酸盐等）和高分散性的不溶性杂质（硅砂、细小的磷石膏晶体等）都会减慢石膏的凝结速度，导致初始结构形成以后的水化物依旧很多，会产生较大的结晶应力最终导致磷建筑石膏的强度降低。结合以上原因，本专利技术通过添加复合改性剂，使建筑石膏溶解析晶时缩短甚至跳过了诱导期，使其在短时间内大量析晶形成初始结构，之后生成的水化物很少将不足以产生足够大的结晶应力引起结构的破坏，从而提高石膏制品的强度。本专利技术的有益效果：1、本专利技术用于磷石膏建筑石膏粉的复合改性剂来源方便，改性磷石膏建筑石膏生产工艺简单；2、通过改性后，磷建筑石膏的2h抗折、抗压强度均达到了GB/T9776-2008中规定中3.0级要求，解决了磷建筑石膏强度低的根本问题；3、本专利技术不要求改变磷建筑石膏的生产工艺和建筑石膏制品的生产设备及工艺，仅在煅烧得到建筑石膏后，将复合改性按一定比例加入建筑石膏粉磨或粉磨后与市售产品混合均匀即可；使用时操作简单，无需再添加其他外加剂就能得到高强度的石膏制品。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于磷石膏建筑石膏粉的复合改性剂，其特征在于：由硫酸铝和/或硫酸亚铁、减水剂、缓凝剂、再生石膏粉组成，硫酸铝和/或硫酸亚铁的添加量为磷石膏建筑石膏粉质量的0.5‑2.0%，减水剂的添加量为磷石膏建筑石膏粉质量的0.3‑0.4%，缓凝剂的添加量为磷石膏建筑石膏粉质量的0.1‑0.2%，再生石膏粉的添加量为磷石膏建筑石膏粉质量的1‑2.6%。

【技术特征摘要】
1.一种用于磷石膏建筑石膏粉的复合改性剂，其特征在于：由硫酸铝和/或硫酸亚铁、减水剂、缓凝剂、再生石膏粉组成，硫酸铝和/或硫酸亚铁的添加量为磷石膏建筑石膏粉质量的0.5-2.0%，减水剂的添加量为磷石膏建筑石膏粉质量的0.3-0.4%，缓凝剂的添加量为磷石膏建筑石膏粉质量的0.1-0.2%，再生石膏粉的添加量为磷石膏建筑石膏粉质量的1-2.6%。2.根据权利要求1所述的用于磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏举佩，韩跃伟，李银，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53