一种磷石膏、脱硫石膏制备高强度建筑石膏的工艺方法技术

本发明专利技术涉及提供一种磷石膏、脱硫石膏制备高强度建筑石膏的工艺方法。该方法包括下述步骤：（１）原料按质量百分比计组成为：复合固化剂０．５～２％，复合碱性激发剂１．５～４份％，余量为磷石膏或脱硫石膏；（２）将步骤（１）所述原料混合均匀后，进入煅烧炉在１５０～２００℃的范围内恒温煅烧２～３ｈ；（３）将步骤（２）煅烧后的原料自然冷却，冷却后经球磨磨细处理；（４）将步骤（３）磨细后的原料陈化３～４即得。本发明专利技术可以有效地避免二次环境污染，大大减少了磷石膏中所含微量元素对人体和环境的危害，同时改变了磷石膏颗粒呈正态分布，颗粒分布高度重集中、胶结材流动性差、需水量高、结构疏松、强度低等缺点，可制备高强度的半水磷石膏粉和脱硫石膏粉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磷石膏、脱硫石膏制备高强度建筑石膏的工艺方 法及其使用方法。
技术介绍
磷石膏是磷化工中湿法磷酸生产过程排放的工业废弃物，生产一吨湿法磷酸(以P力5计)产生4. 5 5吨磷石膏。磷石膏的主 要成分为硫酸钙，化学式为CaS04*2H20，此外还含有多种其他杂 质。磷石膏中所含氟化物、游离磷酸、有机物、放射性等杂质是 导致磷石膏在堆存过程中造成环境污染的主要因素。磷石膏的大 量堆存，不但侵占了土地资源，由于风蚀、雨淋造成了大气、水 系及土壤的污染。长时间接触磷石膏，可导致人的病变。我国拥有丰富磷矿资源，其中贵州省是我国最主要的磷化工基 地，但磷化工产生大量工业废磷石膏处理困难、污染环境。如今，以 磷石膏为原料生产的新型砌块砖已开始替代粘土砖，逐渐成为贵州建 筑市场的"主角"。据了解，目前建筑能耗已占全社会终端能耗的 28%，尤其是大型公共建筑能耗更高，不到4%的建筑面积占全国城 镇建筑面积总能耗的22%。而贵州省过去墙体材料主要以粘土实心 砖为主，每年毁田取土1.7万亩。与此同时，作为能源和铝工业、磷 化工业大省，贵州每年排放的工业废弃物达上千万吨。现有磷石膏的综合利用率不高，主要由于磷石膏中含有较多的杂 质，二是现有的磷石膏制备高强建筑石膏的工艺还不成熟，制备的石 膏存在凝结时间长、强度低、流动性差、标准稠度需水量大的缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种磷石膏、脱硫石膏制备高 强度建筑石膏的工艺方法，该工艺方法制备的建筑石膏能够克服磷石 膏颗粒呈正态分布，颗粒分布高度重集中、胶结材流动性差、需水量 高、结构疏松、强度低的缺点。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是 一种磷石膏、脱 硫石膏制备高强度建筑石膏的工艺方法，包括下述步骤(1)原料按 质量百分比计组成为复合固化剂0.5 2%，复合碱性激发剂1.5 4 份％，余量为磷石膏或脱硫石膏；(2)将步骤(1)所述原料混合均匀 后，进入煅烧炉在150 20(TC的范围内恒温煅烧2 3h; (3)将步骤(2) 煅烧后的原料自然冷却，冷却后经球磨磨细处理；(4)将步骤(3) 磨细后的原料陈化3 4天即得。这里的在150 20(TC的范围内恒温煅烧是指在150 200 °C之间的任意一个温度进行恒温煅烧。具体地，所述步骤(1)中原料按质量百分比计组成为复合固 化剂1 2%，复合碱性激发剂2 4份％，余量为磷石膏。或所述步骤 (1)中原料按质量百分比计组成为复合固化剂0.5 1%，复合碱 性激发剂1.5 3份％，余量为脱硫石膏。所述复合固化剂为钾、镁、 铝、硅、硫等金属盐类，复合碱性激发剂为氢氧化钙、硅铝碱性废弃 物等。由于磷石膏与天然石膏在组成和机构方面的差异，使其不能代替 天然石膏直接用于生产石膏建材，因此将磷石膏制备成有两的建筑石 膏必须对磷石膏进行预处理，清除主要有害杂质的影响和改善磷石膏 凝结时间长、强度低、流动性差、标准稠度需水量大的缺点。由于磷 石膏与磷矿的来源，以及磷矿的组成和生产磷酸工艺条件而存在差 异，使得磷石膏所含杂质组份相当复杂，所以在选用磷石膏时首先要 确定厂家是采用什么样的工艺。通常认为二水工艺副产的磷石膏杂 质含量最多；半水 二水法及二水 半水法副产的磷石膏杂质含量相 对较少。磷石膏中的杂质包括三大类1、游离磷酸和硫酸是在湿法 磷酸生产中过滤残留的酸，游离酸会对结构建材产生一定的腐蚀性， 同时还会延长石膏的凝固时间，使石膏强度下降；2、可溶性磷(包括游离磷酸和磷酸一钙等)，水化时，可与容易中的Ca离子反应生成 难溶的磷酸三钙，并附着磷石膏表面，从而阻止石膏进一步水化和溶 出，使得磷石膏凝结时间延长、结构疏松、强度降低，另外还有氟化 物，当氟含量高于0.3%时会显著降低磷石膏的强度，减慢石膏凝固 时间；3、有机物质，主要分布在磷石膏表面，对磷石膏质量影响较 大，可使石膏制品表面发黑，长绿毛，减慢凝固速度、降低产品强度。 综上所述，要想获得优良的建筑石膏粉，必须对磷石膏进行预处理， 这是制备各种石膏最终产品的关键所在，只有通过对磷石膏预处理后 得到的建筑石膏粉再经过化学改性就能得到高强度、耐水性好的石膏 产品，才能在建筑领域得到更广泛的应用，否则将受到很大的制约。 磷石膏的预处理方法很多，其中包括水洗法、中和法、浮选法、闪烧法等，其中水洗法技术成熟，效果较好，处理后的石膏性能稳定，国 外采用多为此种方法。但是该方法工艺复杂，投资大，水耗和能耗大， 水洗后的污水必须经专用设备处理方可排放，否则会造成二次污染。中和法采用廉价的CaO中和磷石膏中的酸、氟，使其转化为惰性难溶 盐，调整磷石膏的PH值，消除磷石膏中残留酸对其性能的影响，控 制好石灰掺和量是石灰中和法的关键，该方法工艺简单，投资少，不 产生污染，效果显著，取料方便，因此采用中和法对磷石膏进行预处 理是一种经济、实用、有效的预处理方式，但是，该方法不能消除磷 石膏中有机质对其性能的不良影响。因此，本专利技术同时采用煅烧方法 来消除有机质的问题。本专利技术采用中和法的工艺流程及机理为1、首先对磷石膏厂家生产的磷石膏进行相分析，得出游离磷酸、氟的含量，并通过实验得出加入生石灰或复合固化剂、复合碱性激发剂的掺量。2、将确定好 的上述原料搅拌混合；3、煅烧，通常磷石膏含20 30%的游离水及 20%的结晶水，也称之为二水磷石膏，二水磷石膏加热条件下会向半 水石膏、无水石膏转化，温度不同，转化率不同。要制备性能优良的 半水建筑石膏，要求半水石膏含量高，无水石膏含量低，这样就必须 选择适宜的温度。磷石膏转化为建筑石膏的脱水原理与天然石膏相 似，但因磷石膏中杂质的存在，使其与天然石膏脱水温度有较大差别。 通常随着煅烧温度升高，转化系数及强度是上升趋势，当达到最高点 时，该温度可确定为该磷石膏的煅烧温度。同时，实验表明，由于石 膏为热的不良导体，所以石膏颗粒表面温度达到设定温度后，其内部温度却低于设定温度，会造成磷石膏的结构相分布不均，因此，需要 一定的恒温时间，随着恒温时间的延长，建筑石膏强度和转化系数增 大，但过长强度会有所下降，从综合性能与节能角度考虑，2h为一个最佳恒温时间点。4、球磨处理，磷石膏显微结构与天然石膏存在明显差别，磷石膏中二水石膏晶体以六面板状为主，颗粒呈正态分布， 晶体均匀、规整，这种颗粒特征使其流动性差、需水量高、结构疏松、 强度较低。通过中和、筛分、煅烧等预处理手段只是消除磷石膏中主 要有害杂质的影响，而对磷石膏的颗粒分布、形态等不产生影响，而 通过球磨处理是改善磷石膏颗粒结构的有效手段，可使磷石膏均匀、 规整的板状结构呈现出柱状、粒状等多样化的颗粒形态，同时可增加 胶结材料，使其需水量大幅度降低，增加了流动性，使硬化体间隙率 高和结构疏松的缺陷得以根本解决。通过大量实验表明，球磨与中和、煅烧等复合预处理结合，才能制备出优等的建筑石膏。6、陈化，由 于煅烧所得的建筑石膏粉中含有一定量的无水石膏相，造成建筑石膏 用水量打，凝结时间长，硬化强度较低等不良后果，为改善建筑石膏 的性能，必须经过一段时间的陈化。随着陈化时间的延长，标准稠度 用水量降低，抗压、抗折强度提高，具体陈化时间可由实验数据得出。 本专利技术制备的建筑石膏，可广泛用于高性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷石膏、脱硫石膏制备高强度建筑石膏的工艺方法，其特征在于，包括下述步骤：　（１）原料按质量百分比计组成为：复合固化剂０．５～２％，复合碱性激发剂１．５～４份％，余量为磷石膏或脱硫石膏；　（２）将步骤（１）所述原料混合均匀后， 进入煅烧炉在１５０～２００℃的范围内恒温煅烧２～３ｈ；　（３）将步骤（２）煅烧后的原料自然冷却，冷却后经球磨磨细处理；　（４）将步骤（３）磨细后的原料陈化３～４天即得。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵四渝，鲁红允，
申请(专利权)人：贵州安捷能建筑材料发展有限公司，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]