一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥及其制备方法，涉及建筑水泥材料技术领域。制备得到的以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥，按重量份数计，包括以下组分：磷石膏水泥熟料40

【技术实现步骤摘要】
一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑水泥材料
，具体涉及一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥及其制备方法。

技术介绍

[0002]硫铝酸盐水泥是一种低碳、节能的绿色水泥，在烧成温度和二氧化碳排放方面较硅酸盐水泥明显降低，并且具有低碱度、早高强、微膨胀、和耐侵蚀等优点。硫铝酸盐水泥中主要矿物成分为硫铝酸钙、硅酸二钙、铁相、石膏及矿物掺合料。硫铝酸盐水泥的生产过程中重要原料之一是石膏，在烧制过程中，石膏能为硫铝酸盐熟料提供所需的Ca元素与S元素。
[0003]磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其主要组分为二水石膏。每生产1吨磷酸就要有4.8～5.0吨磷石膏排出。目前，我国磷石膏的堆存量已超过7亿吨，每年新增约8000万吨。磷石膏问题已成为湿法磷酸生产的一大痛点。大量磷石膏的堆存不仅占用土地，而且还会造成水及地下的污染，并且对环境产生污染，甚至影响人类健康。因此，对磷石膏固体废弃物进行综合利用，可减少磷石膏对环境的破坏，顺应循环经济的大趋势和国家政策方针，实现经济效益与社会效益并存。
[0004]目前，磷石膏在建筑材料中的综合利用，主要作为水泥的缓凝剂，但其掺量很少。随着国家对节能环保的日益重视，如何对于大量磷石膏进行废物利用也迫在眉睫。若能使用磷石膏代替天然石膏作为制备硫铝酸盐水泥的原料，则可大大提高磷石膏利用率。因此，开发一种基于磷石膏制备硫铝酸盐水泥的方法，不仅可实现工业废弃物资源化利用，还会为企业带来巨大的经济效益。

技术实现思路
/>[0005]本专利技术的目的在于提供一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥，使用磷石膏大量替代天然石膏，限定原料主要矿物含量并且通过后掺石膏及调控矿物，调节水化产物AFt、AFm和AH3的比例及凝结时间，以满足不同品种的硫铝酸盐水泥的制备需求，从而解决磷石膏利用率低的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥，包括以下组分：磷石膏水泥熟料40
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90份、二水石膏10
‑
50份、调控矿物0
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40份；
[0007]所述磷石膏水泥熟料的主要矿物含量为：无水硫铝酸钙50％
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80％、硅酸二钙10％
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40％、铁铝酸钙3％
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15％、磷铝酸钙1
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10％和氟铝酸钙1
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10％；
[0008]制备得到的硫铝酸盐水泥初凝时间20
‑
60分钟，终凝时间30
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180分钟。
[0009]在一优选的实施方式中，所述调控矿物包括石灰石和石灰中的一种或两种。
[0010]在一优选的实施方式中，所述磷石膏水泥熟料按重量份数计，包括以下组分：磷石膏15
‑
40份、石灰石35
‑
50份和铝矾土25
‑
45份。
[0011]在一优选的实施方式中，所述磷石膏的主要矿物含量为：三氧化硫＞38％石灰石
的主要矿物含量为：氧化钙＞50％、二氧化硅＜5％；
[0012]所述铝矾土的主要矿物含量为：三氧化二铝＞60％、二氧化硅＜20％。
[0013]在一优选的实施方式中，所述磷石膏水泥熟料的制备方法包括以下步骤：
[0014]S1按重量份数称取磷石膏、石灰石和铝矾土，粉磨、混匀，制备得到磷石膏水泥生料；
[0015]S2在步骤S1制备得到的磷石膏水泥生料中加入生料质量10％的水，压制成试饼，高温煅烧试饼，冷却后即得磷石膏水泥熟料。
[0016]在一优选的实施方式中，步骤S1中，所述粉磨至细度200目方孔筛筛余百分数小于8％，比表面积大于400m2/kg。
[0017]在一优选的实施方式中，步骤S1中，所述混匀具体操作为：取粉磨后的磷石膏、石灰石和铝矾土细粉，加入全部细粉质量5％的水，在球磨机中混磨5
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10min，得到浆料，将浆料以40℃烘干10
‑
20min。
[0018]在一优选的实施方式中，步骤S2中，所述煅烧温度为1000
‑
1300℃，煅烧时间30
‑
60min，所述冷却时，降温速率为5
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10℃/min，冷却至室温。
[0019]本专利技术的另一目的在于提供一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥的制备方法，仅需将磷石膏水泥熟料与二水石膏、调控矿物混匀、搅拌，硬化后即可得到硫铝酸盐水泥，制备方法简单，生产成本低廉，绿色环保。
[0020]为实现上述目的，本专利技术提供一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥的制备方法，具体包括以下步骤：
[0021]按重量份数称取磷石膏水泥熟料、二水石膏和调控矿物的粉体，以0.4
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0.6的水灰比，搅拌得到水泥浆料，水泥浆料硬化后，即可得到以磷石膏为主要原料制备的硫铝酸盐水泥。
[0022]在一优选的实施方式中，所述搅拌速率为110
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120r/min，搅拌时间为1
‑
2min。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下优点：
[0024]1、本专利技术中，以磷石膏为主要原料，大幅增加磷石膏的用量，优势是在煅烧过程中，磷石膏中的氟、磷杂质可以作为矿化剂，促进硫铝酸盐水泥熟料矿物的形成，改善水泥的易烧性。但同时，大幅增加磷石膏用量也会导致水泥熟料酸性加大影响水泥性能和凝结时间。因此，本专利技术中，通过限定原料主要矿物含量、改变后掺石膏、增加调控矿物的方式，产生缓凝与促进水化的作用，通过改变浆料pH调节凝结时间、调控水化产物比例，从而制备不同性能的硫铝酸盐水泥。
[0025]2、本专利技术中，制备得到的硫铝酸盐水泥，不仅其性能符合硫铝酸盐水泥技术指标，且实现了工业废弃物磷石膏的高效利用，具有成本低、绿色环保、工业废弃物资源化利用、制备工艺简单等优势。
具体实施方式
[0026]若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
[0027]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到，本专利技术中室温为25℃。
[0028]在本专利技术中，重量份可以是μg、mg、g、kg等本领域公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等。
[0029]本专利技术提供一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥，包括以下组分：磷石膏水泥熟料40
‑
90份、二水石膏10
‑
50份、调控矿物0
‑
40份；优选的，磷石膏水泥熟料60
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80份、二水石膏20
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40份、调控矿物0
‑
20份；更优选的，所述以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥总重量为100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：磷石膏水泥熟料40
‑
90份、二水石膏10
‑
50份、调控矿物0
‑
40份；所述磷石膏水泥熟料的主要矿物含量为：无水硫铝酸钙50％
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80％、硅酸二钙10％
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40％、铁铝酸钙3％
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15％、磷铝酸钙1
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10％和氟铝酸钙1
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10％；制备得到的硫铝酸盐水泥初凝时间20
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60分钟，终凝时间30
‑
180分钟。2.如权利要求1所述的以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述调控矿物包括石灰石和石灰中的一种或两种按任意比例混合。3.如权利要求1所述的以磷石膏为主要原料制备的硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述磷石膏水泥熟料按重量份数计，包括以下组分：磷石膏15
‑
40份、石灰石35
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50份和铝矾土25
‑
45份。4.如权利要求3所述的以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述磷石膏的主要矿物含量为：三氧化硫＞38％石灰石的主要矿物含量为：氧化钙＞50％、二氧化硅＜5％；所述铝矾土的主要矿物含量为：三氧化二铝＞60％、二氧化硅＜20％。5.如权利要求1
‑
4任...

【专利技术属性】
技术研发人员：常钧，王童，张平，张冰新，杨毅，
申请(专利权)人：瓮福集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：