改性磷石膏及其制备方法技术

本发明专利技术属于废渣利用领域，具体涉及一种改性磷石膏及其制备方法。针对现有改性磷石膏生产工艺要求高、制备的水泥缓凝剂抗折强度、抗压强度低，凝结时间长等问题，本发明专利技术提供了一种新的改性磷石膏，其原料组成如下：按重量份数计，磷石膏50～90份，电炉钢渣微粉40～60份，碱性激发剂5～10份。本发明专利技术还提供了上述改性磷石膏的制备方法，经过原料混合、煅烧、两次陈化等步骤，得到改性后的磷石膏，用于水泥缓凝剂时，具有较强的抗折强度和抗压强度，凝结时间缩短1h左右，可完全代替天然石膏，具有很好的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
改性磷石膏及其制备方法
本专利技术属于废渣利用领域，具体涉及一种改性磷石膏及其制备方法。
技术介绍
磷石膏，主要成分为CaSO4·2H2O，是磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣。其中含有未分解的磷矿、铝化合物、未洗涤干净的磷酸、氟化钙、铁、酸不溶物、有机质等多种杂质，这些杂质影响磷石膏的利用。目前，绝大部分磷石膏被当作废物丢弃，世界磷石膏年排放量达2.8亿吨，我国也已超过5000万吨，占工业副产石膏的70％上。这不仅造成了资源的浪费，也严重污染了环境。水泥是工程建筑中主要原料之一，得到了广泛、大量的应用。石膏则是水泥生产过程中不可缺少的缓凝剂，加入量在4～5％左右，市场需求量非常大。现在水泥生产所使用的缓凝剂大多为天然石膏，随着工业的发展，水泥的使用量越来越大，天然石膏的需求量也将随之增加，这样不仅会造成天然石膏资源的紧缺，同时工业副产的石膏也无法得到有效利用。开发利用磷石膏代替天然石膏生产水泥缓凝剂，既可以节约天然石膏资源和降低水泥成本，又可以解决堆存磷石膏造成的生态环境污染问题。磷石膏作为水泥缓凝剂必须进行一定的改性处理，以保证改性剂的稳定使用，常用的磷石膏改性处理为烘干煅烧和加入其他化学物质，公开的专利号(02138088)中使用添加剂10～30％、磷石膏70～90％。将重量比70～90％磷石膏和10～30％添加剂混合，堆放在一定温度下中制得改性磷石膏，如果将30～100℃闷热处理8～48小时的改性磷石膏成型经烘干后成灰水泥缓凝剂，如果将闷热8～24小时的改性磷石膏经600～900℃高温煅烧，即可成为水泥增强剂。上述专利操作复杂、流程不易控制，并且得到的改性磷石膏无法完全代替天然磷石膏使用。电炉钢渣是电炉炼钢(温度一般在1550～1650℃之间)过程中产生的渣料经破碎磁选筛分后得到的渣，一般情况每冶炼一吨钢会产生30％的渣。电炉钢渣产量大，目前利用范围有限，目前，尚未见有是否能利用电炉钢渣对磷石膏改性的报道。
技术实现思路
针对现有改性磷石膏生产工艺要求高、制备的水泥缓凝剂抗折强度、抗压强度低，凝结时间长等问题，本专利技术提供了一种新的改性磷石膏及其制备方法。本专利技术提供了一种改性磷石膏，其原料组成如下：按重量份数计，磷石膏50～90份，电炉钢渣微粉40～60份，碱性激发剂5～10份。其中，上述改性磷石膏中，所述磷石膏为由湿法磷酸生产过程中产生的二水磷石膏。其中，上述改性磷石膏中，所述磷石膏的水分含量为15～18％。其中，上述改性磷石膏中，所述电炉钢渣微粉的化学组成包括，按重量百分比计，SiO210～15％，Al2O34～5％、CaO30～35％、MgO2～3％、SO30.5～1％、K2O3～4％、Na2O3～4％，其余为不可避免的杂质。其中，上述改性磷石膏中，所述电炉钢渣微粉的粒径为100～200目。其中，上述改性磷石膏中，所述碱性激发剂是生石灰或消石灰。本专利技术还提供了一种上述改性磷石膏的制备方法，包括以下步骤：a、取水分含量为15～18％的磷石膏50～90份，加入电炉钢渣微粉40～60份，碱性激发剂5～10份，混合均匀，调节pH值至8～9，陈化15～20小时；b、在温度80～90℃条件下煅烧30～60min，冷却至室温；c、喷水至含水量达到15～18％；d、调节pH值至8～9，二次陈化15～20小时，得到改性后的磷石膏。其中，上述改性磷石膏的制备方法中，调节pH值采用氢氧化钠、碳酸钠或氢氧化钙中的至少一种。本专利技术还提供了上述改性磷石膏用作水泥缓凝剂的用途。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种改性磷石膏及其制备方法和用途，采用工业废弃物半水石膏和工业废渣电炉钢渣微粉，通过在碱性激发剂存在条件下，经过大量筛选出合适的配比，得到一种改性磷石膏。该改性磷石膏性能稳定，凝结时间缩短近1h，作为水泥缓凝剂时，能够显著降低初凝和终凝时间，增加水泥缓凝剂的抗折强度和抗压强度。本专利技术改性磷石膏完全利用工业废弃渣，成本大为降低，还缓解了环境压力，本专利技术工业废渣改性也能达到其他化学改性剂相同甚至更好的功效，具有显著的进步。具体实施方式本专利技术提供了一种改性磷石膏，其原料组成如下：按重量份数计，磷石膏50～90份，电炉钢渣微粉40～60份，碱性激发剂5～10份。其中，上述改性磷石膏中，所述磷石膏为由湿法磷酸生产过程中产生的二水磷石膏。本专利技术在磷石膏改性之前，先将磷石膏进行了干燥处理，使磷石膏水分含量在15～18％。这主要是由于，未经干燥前，磷石膏水分含量高达30～40％，水分含量过高容易造成下料仓结块、堵塞等现象，容易造成水泥质量波动。将水分含量调整至15～18％，是专利技术人经过大量生产试验才得出，在此水分条件下更容易改性，改性后得到的磷石膏凝结时间更短。其中，上述改性磷石膏中，所述电炉钢渣微粉的化学组成包括，按重量百分比计，SiO210～15％，Al2O34～5％、CaO30～35％、MgO2～3％、SO30.5～1％、K2O3～4％、Na2O3～4％，其余为不可避免的杂质。其中，上述改性磷石膏中，所述电炉钢渣微粉的粒径为100～200目。其中，上述改性磷石膏中，所述碱性激发剂是生石灰或消石灰。本专利技术的电炉钢渣微粉中含有SiO2、Al2O3、CaO等成分，能够中和可溶性磷并使其转化成难溶的磷酸钙矿物质，同时钙质材料也有粘结作用，能够对磷石膏起到固化增强作用，有利于水泥早期强度的提高。主要的反应如下：Ca(OH)2+SiO2+nH2O→CaO.SiO2.(n+1)H2O；Ca(OH)2+Al2O3+nH2O→CaO.Al2O3.(n+1)H2O；当磷石膏大量存在时，活性的Al2O3的反应产物将被三硫型钙钒石(AFt)取代，磷石膏晶型改变，抗折强度和抗压强度进一步增强。进一步的，本专利技术改性时还加入了碱性激发剂，为生石灰或消石灰。碱性激发剂与磷石膏中的可溶性酸性物质H2PO4～，HPO42～和HF等发生反应，消耗掉酸性物质，避免了酸性物质与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应；中性的物质在碱性溶液中能更迅速的结晶，填充于C-S-H凝胶中，进一步的提高了水泥的早期强度。本专利技术还提供了一种上述改性磷石膏的制备方法，包括以下步骤：a、取水分含量为15～18％的磷石膏50～90份，加入电炉钢渣微粉40～60份，碱性激发剂5～10份，混合均匀，调节pH值至8～9，陈化15～20小时；b、在温度80～90℃条件下煅烧30～60min，冷却至室温；c、喷水至含水量达到15～18％；d、调节pH值至8～9，二次陈化15～20小时，得到改性后的磷石膏。其中，上述改性磷石膏的制备方法中，调节pH值采用氢氧化钠、碳酸钠或氢氧化钙中的至少一种。本专利技术还提供了上述改性磷石膏用作水泥缓凝剂的用途。下面将通过实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步的解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.改性磷石膏，其特征在于，其原料组成如下：按重量份数计，磷石膏50～90份，电炉钢渣微粉40～60份，碱性激发剂5～10份。/n

【技术特征摘要】
1.改性磷石膏，其特征在于，其原料组成如下：按重量份数计，磷石膏50～90份，电炉钢渣微粉40～60份，碱性激发剂5～10份。


2.根据权利要求1所述的改性磷石膏，其特征在于：所述磷石膏为由湿法磷酸生产过程中产生的二水磷石膏。


3.根据权利要求1所述的改性磷石膏，其特征在于：所述磷石膏的水分含量为15～18％。


4.根据权利要求1所述的改性磷石膏，其特征在于：所述电炉钢渣微粉的化学组成包括，按重量百分比计，SiO210～15％，Al2O34～5％、CaO30～35％、MgO2～3％、SO30.5～1％、K2O3～4％、Na2O3～4％，其余为不可避免的杂质。


5.根据权利要求1所述的改性磷石膏，其特征在于：所述电炉钢渣微粉的粒径为100～200目。

...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭雷，李青彪，杨跃，昙艳，李学鹏，
申请(专利权)人：铜仁学院，
类型：发明
国别省市：贵州;52