一种共晶磷对石膏胶凝性能影响的评价方法技术

本发明专利技术提供了一种共晶磷对石膏胶凝性能影响的评估方法，其特征在于，所述评估方法包括：(a)提供至少两种石膏，然后分别独立地与水混合，得到标准稠度的浆料，测定其凝结时间；(b)将步骤(a)所得标准稠度的浆料依次进行成型、静置后检测其强度；所述石膏为仅含有共晶磷的石膏粉体。本发明专利技术提供的共晶磷对石膏胶凝性能影响的评估方法通过利用仅含有共晶磷、且具有相同晶型外貌和粒径大小石膏粉体准确研究共晶磷对石膏胶凝性能的影响。究共晶磷对石膏胶凝性能的影响。究共晶磷对石膏胶凝性能的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种共晶磷对石膏胶凝性能影响的评价方法


[0001]本专利技术属于石膏综合利用
，涉及一种含磷杂质对石膏性能影响的评估方法，尤其涉及一种共晶磷对石膏胶凝性能影响的评估方法。

技术介绍

[0002]磷石膏(主要成分为CaSO4·
2H2O)是湿法磷酸过程中排放的副产品，其内部的磷杂质分为可溶性磷、难溶性磷以及共晶磷，其中共晶磷指CaSO4·
2H2O晶格中的磷。由于CaHPO4·
2H2O与CaSO4·
2H2O具有非常相似的晶胞参数，因此在湿法磷酸的过程中，CaSO4·
2H2O的结晶会伴随着少量的CaHPO4·
2H2O进入其晶格当中，该部分的磷故称为磷石膏中的共晶磷。
[0003]本领域的相关学者一直认为共晶磷与可溶性磷一样，能够对磷石膏的胶凝性能具有一定影响，但至今并没有学者给出明确的证据来证明该结论。
[0004]CN 113607668A公开了一种磷石膏中共晶磷含量的测试方法，CN 113402185A公开了一种磷石膏中共晶磷的分离处理方法，但是均没有提及共晶磷对石膏胶凝性能的影响程度如何。彭家惠等提及到了共晶磷对石膏胶凝性能的影响的研究(详见磷石膏中有机物、共晶磷及其对性能的影响[J]，建筑材料学报，2003，6(3):221
‑
226)。彭家惠等通过外掺CaHPO4·
2H2O与CaSO4·
2H2O在磷酸、钙离子过饱和溶液中混合的方式来研究共晶磷含量对石膏胶凝性能的影响。
[0005]李美等也对共晶磷对石膏胶凝性能的影响进行了研究(详见《磷石膏品质的影响因素及其建材资源化研究》)，其通过外掺CaHPO4·
2H2O与CaSO4·
2H2O在磷酸、钙离子过饱和溶液中混合的方式来研究共晶磷含量对石膏胶凝性能的影响。
[0006]上述研究过程存在以下问题，其一、不能保证CaHPO4·
2H2O能够全部进入CaSO4·
2H2O的晶格当中；其二、该体系下并不只有CaHPO4·
2H2O这一种磷杂质存在，还有其他形式的磷杂质(如难溶磷)，且均会对石膏胶凝性能产生影响，因此无法判断石膏胶凝性能的差异是由CaHPO4·
2H2O造成的。
[0007]此外，CaHPO4·
2H2O的晶体形貌与粒径大小均也会对其制备的β型半水石膏粉力学性能产生一定影响。
[0008]因此，需要提供几种仅含有共晶磷且晶体形貌与粒径相似的二水硫酸钙，用来准确研究共晶磷对石膏胶凝性能的影响。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种共晶磷对石膏胶凝性能影响的评估方法，所述评估方法通过利用仅含有共晶磷、且具有相同晶型外貌和粒径大小石膏粉体准确研究共晶磷对石膏胶凝性能的影响。
[0010]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]本专利技术提供了一种共晶磷对石膏胶凝性能影响的评估方法，所述评估方法包括：
[0012](a)提供至少两种石膏，然后分别独立地与水混合，得到标准稠度的浆料，测定其凝结时间；
[0013](b)将步骤(a)所得标准稠度的浆料依次进行成型、静置后，检测其强度；
[0014]所述石膏为仅含有共晶磷的石膏粉体。
[0015]本专利技术以仅含有共晶磷的石膏粉体为实验对象，测定石膏的物理性能(凝结时间以及强度)，用以准确判断共晶磷对石膏胶凝性能的影响。
[0016]优选地，步骤(a)所述石膏具有相同的晶型外貌以及粒径大小。
[0017]优选地，步骤(a)所述石膏具有不同的共晶磷含量。
[0018]本专利技术所述成型为将步骤(a)所得标准稠度的浆料倒置于40mm
×
40mm
×
160mm三联试模中成型。
[0019]优选地，步骤(b)所述静置的时间为1.8
‑
2.3h，例如可以是1.8h、1.9h、2h、2.1h、2.2h或2.3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0020]由于石膏的晶体形貌以及粒径大小均与对半水石膏粉的力学性能产生一定的影响，因此，本专利技术限定了研究对象(石膏)具有相同的晶型外貌以及粒径大小，以确保准确判定共晶磷对石膏胶凝性能的影响。
[0021]优选地，所述仅含有共晶磷的石膏粉体的制备方法包括如下步骤：
[0022](1)混合硫酸盐溶液以及磷酸盐溶液，加热后添加酸液至pH值为1
‑
3，得到混合溶液；
[0023](2)搅拌混合钙盐溶液和步骤(1)所得混合溶液，反应后依次进行过滤、水洗以及煅烧后得到所述仅含共晶磷的石膏粉体。
[0024]本专利技术选择硫酸盐溶液、磷酸盐溶液以及钙盐溶液三种物质为主要反应体系，通过控制反应体系的pH值，使得溶液中的磷全部以HPO
42
‑
形式存在，这样在Ca
2+
、SO
42
‑
过饱和的情况下能够最大程度的与Ca
2+
、SO
42
‑
形成连续固溶体，即Ca(HPO4‑
SO4)。且该条件下不会有难溶性磷(Ca3(PO4)2、Ca
10
(PO4)6(OH)2等)产生，而可溶性磷、可溶性Na盐等均可以通过水洗去除。因此，最终制备的二水硫酸钙中仅存在共晶磷这一种杂质。
[0025]本专利技术将反应体系中的pH限定于1
‑
3，其原因在于：磷酸根在不同pH值条件下的存在形式不一样：主要分为PO
43
‑
、HPO
42
‑
、H2PO4‑
和H3PO4，当溶液pH在1
‑
3时，磷酸根以HPO
42
‑
的形式存在，此时当溶液中存在Ca
2+
时，会形成CaHPO4·
2H2O晶体(此为共晶磷)；当溶液pH值高于3时，磷酸根可能会存在PO
43
‑
形式，此时当溶液中存在Ca
2+
时，会伴随Ca
10
(PO4)6(OH)2晶体(此为晶格外的难溶性磷)生成；当溶液pH值低于1时，磷酸根基本以H2PO4‑
和H3PO4形式存在，此时当溶液中存在Ca
2+
时，不会有晶体生成。
[0026]由于CaHPO4·
2H2O与CaSO4·
2H2O具有及其相似的晶格参数，因此极易形成固溶体，也就是CaHPO4·
2H2O会进入CaSO4·
2H2O的晶格中形成共晶磷。当pH高于3时，难溶磷会伴随硫酸钙的结晶而产生；当pH值低于1时，只有可溶性磷存在，不存在共晶磷结晶，此时结晶的硫酸钙中只有可洗去的可溶性磷。因此，选择pH值在1
‑
3之间，能精准的控制磷石膏中只含有共晶磷这一种杂质。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共晶磷对石膏胶凝性能影响的评估方法，其特征在于，所述评估方法包括：(a)提供至少两种石膏，然后分别独立地与水混合，得到标准稠度的浆料，测定其凝结时间；(b)将步骤(a)所得标准稠度的浆料依次进行成型、静置后，检测其强度；所述石膏为仅含有共晶磷的石膏粉体。2.根据权利要求1所述的共晶磷对石膏胶凝性能影响的评估方法，其特征在于，步骤(a)所述石膏具有相同的晶型外貌以及粒径大小；优选地，步骤(a)所述石膏具有不同的共晶磷含量；优选地，步骤(b)所述静置的时间为1.8
‑
2.3h。3.根据权利要求1所述的共晶磷对石膏胶凝性能影响的评估方法，其特征在于，所述仅含有共晶磷的石膏粉体的制备方法包括如下步骤：(1)混合硫酸盐溶液以及磷酸盐溶液，加热后添加酸液至pH值为1
‑
3，得到混合溶液；(2)搅拌混合钙盐溶液和步骤(1)所得混合溶液，反应后依次进行过滤、水洗以及煅烧后得到所述仅含共晶磷的石膏粉体。4.根据权利要求3所述的共晶磷对石膏胶凝性能影响的评估方法，其特征在于，步骤(1)所述的硫酸盐溶液包括Na2SO4溶液和/或K2SO4溶液；优选地，步骤(1)所述硫酸盐溶液的浓度为0.1
‑
5mol/L；优选地，步骤(1)所述的磷酸盐溶液包括Na2HPO4溶液、NaH2PO4溶液、Na3PO4溶液、K2HPO4溶液、KH2PO4溶液或K3PO4溶液中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述磷酸盐溶液的浓度为0.1
‑
5mol/L。5.根据权利要求3或4所述的共晶磷对石膏胶凝性能影响的评估方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟醒，张婧，杨志，刘丽娟，唐永波，万建东，
申请(专利权)人：一夫科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：