【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新型砂浆，具体涉及一种无水石膏新型砂浆磷石膏胶结充填体及其制备方法。
技术介绍
1、磷石膏是湿法工艺生产磷酸过程中的副产物，其主要成分为二水硫酸钙，外观为灰黑或灰白色粉状。磷石膏中含有许多杂质，可分为无机类(硅、磷、氟、铁等)和有机类(腐殖质、浮选药剂等)，其对土壤、水源、空气等环境的影响极大，因此如何处理磷石膏一直是世界性的难题。据统计，全世界接近85％的磷石膏在没有进行任何预处理的情况下被随意堆积和填埋，磷石膏的地表堆存占地以及引起的环境危害已经成为全世界磷化工企业急需面对和解决的问题。
2、近年来在矿山胶结充填方面有许多研究，尤其是新型胶凝剂如赤泥、粉煤灰、矿渣等材料的研究得到空前发展。周爱民等分析了赤泥的潜在活性特点，通过添加活性激化剂活化赤泥，可获得满足矿山充填要求的赤泥胶结剂。试验研究结果表明，赤泥的矿山充填特性远优于普通硅酸盐水泥。硅酸盐水泥与全尾矿按1:4混合的胶结充填料试块28d单轴抗压强度为0.93mpa，高效赤泥胶结剂与全尾矿在条件下的混合料试块的单轴抗压强度为2.5mpa，是前者的2.7倍。王立宁等经研究得到了以粉煤灰为主要组分的胶结充填料，其强度和工作性能都满足矿山开采充填的使用要求。粉煤灰胶结充填材料的强度主要由以未反应的粉煤灰微粒为骨架，团簇状和无定形丝状凝胶类物质充填到骨架中，片状氢氧化钙和丝状物彼此交叉搭接，使得整个体系具有一定强度。尹裕开展了以高炉矿渣为主要原料的胶凝材料试验研究，包括充填骨料物理性能测定和新型胶结充填材料配比试验。以高炉矿渣为主料的新型胶凝材料具有成
3、近年来，无水石膏的开发为磷石膏的高值资源化提供了新途径。磷石膏经高温煅烧可制得ⅱ型无水石膏，基于无水石膏的胶凝性能，考虑利用无水石膏部分代替现有新型砂浆，作为磷石膏胶结充填体的胶凝材料。目前，利用无水石膏作胶凝剂应用于磷石膏胶结充填的研究尚处于起步阶段，在充填水化体系中，胶凝剂无水石膏的激发条件和反应机理亟需系统研究，以改进现有无水石膏新型砂浆磷石膏胶结充填技术。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术存在的不足和缺点，本专利技术的目的在于提供一种无水石膏新型砂浆磷石膏胶结充填体及其制备方法。
2、1、一种无水石膏新型砂浆磷石膏胶结充填体，由以下质量比的原料制成：无水石膏30-50％、新型砂浆50-70％、胶凝剂1-3％、磷石膏2-7％；
3、所述的胶凝剂为元明粉；
4、所述磷石膏采用氢氧化钙进行预处理，氢氧化钙的添加量为磷石膏质量的0.4％。
5、2、上述无水石膏新型砂浆磷石膏胶结充填体的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)将无水石膏新型砂浆与磷石膏混合搅拌30分钟，将所得料浆静置2小时后倒出上部澄清水并测试其ph值；
7、(2)取下部沉淀料浆浇筑成型，然后进行插捣并滤出上层水，若插捣过程中料浆低于试模口时则添加沉淀料浆，如此反复操作，彻底清除上层泌出水并将多余的料浆刮平；
8、(3)待料浆凝固后将试样取出并放入养护箱中养护。
9、进一步，所述的养护温度为20℃，湿度为95％以上。
10、实验设计与实验方法
11、1不同制备条件对无水石膏新型砂浆磷石膏胶结充填体性能影响
12、1.1无水石膏不同替代比对胶结充填体性能影响
13、1.1.1实验方法
14、以磷石膏作骨料，无水石膏新型砂浆作胶凝剂，对充填体的单轴抗压强度、污染物水平等参数进行了测定。实验设计如表1所示，无水石膏替代比例分别为15％、30％、45％、60％，其中磷石膏的含水率为20％。
15、表1实验设计
16、
17、参照《改性磷石膏充填混凝土》(q/klp jco05-2022)标准试验方法：无水石膏新型砂浆与磷石膏混合搅拌30分钟，将所得料浆静置2小时后倒出上部澄清水并测试其ph值，取下部沉淀料浆浇筑成型ф5×10cm的圆柱体试件，然后进行插捣并滤出上层水，若插捣过程中料浆低于试模口时则添加沉淀料浆，如此反复操作，彻底清除上层泌出水并将多余的料浆刮平，待料浆凝固后将试样取出并放入养护箱中养护，养护温度为20℃，湿度为95％以上。
18、单轴抗压强度测试测试参照jgj/t 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》；初终凝时间测试参照gb/t 1346-2011《水标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》；ph和tds测试参照gb5750《生活饮用水标准检验方法》规定现场测定要求；正磷酸盐浓度测试参照gb/t11893-1989《钼酸铵分光光度法》和gb/t 5085.3-2007《离子色谱法》；氟离子浓度测试参照gb/t 7484-1987《水质氟化物的测定离子选择电极法》。
19、1.1.2实验结果
20、充填料浆比重
21、不同替代比无水石膏新型砂浆-磷石膏充填料浆性质如表2所示。
22、表2充填料浆性质
23、
24、由表中数据可知，在料浆浓度为50％时比重在1.37-1.40的区间轻微浮动，总体呈现出料浆比重随无水石膏替代比的提升而变小的趋势，如图1所示。对比t1与t2可以发现，在同一浓度下，无水石膏新型砂浆配制的料浆比重相较于纯新型砂浆微低。
25、初终凝时间
26、不同替代比无水石膏新型砂浆-磷石膏充填体初终凝时间如图2所示。由图可知，6组实验的初凝时间近乎相同，均在50h左右。随着无水石膏替代比的增加，终凝时间出现小幅度增加后又降低，但相差不大均稳定在80h左右。由此可得，不同无水石膏替代比对磷石膏充填体初终凝时间的影响并不明显。
27、泌出水水质分析
28、无水石膏新型砂浆-磷石膏充填料浆泌出水水质分析各项指标如表3所示。
29、表3泌出水水质分析结果
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31、
32、由表中数据可知，充填泌出水的ph均在12.5左右，碱度较好。前3组实验的总可溶性固体浓度相差不大，均在5000ppm左右，但是随着无水石膏替代比从15％到60％，泌出水中总可溶性固体(tds)也随之升高，从5620ppm升高到8740ppm，增加了55.5％。6组实验的磷酸根离子(po43--p)浓度都在0.2mg/l左右波动，均小于0.5mg/l。氟离子(f-)浓度较高，在20mg/l左右，说明存在氟污染的可能。
33、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无水石膏新型砂浆磷石膏胶结充填体，其特征在于，由以下质量比的原料制成：无水石膏30-50％、新型砂浆50-70％、胶凝剂1-3％、磷石膏2-7％；
2.如权利要求1所述的无水石膏新型砂浆磷石膏胶结充填体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的无水石膏新型砂浆磷石膏胶结充填体的制备方法，其特征在于，所述的养护温度为20℃，湿度为95％以上。
【技术特征摘要】
1.一种无水石膏新型砂浆磷石膏胶结充填体，其特征在于，由以下质量比的原料制成：无水石膏30-50％、新型砂浆50-70％、胶凝剂1-3％、磷石膏2-7％；
2.如权利要求1所述的无水石膏...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐韦洪，陈忠华，何松涛，杨明，张燕，王志发，韦明志，杨恭虎，徐虎，杨莎，郭子民，谭永斌，廖武，蔡义银，宋维相，姚孟林，李泽钢，王仁勇，王琴，王雪梅，张启卫，彭步平，何珍，宋科生，杨永彬，杨步雷，向前勇，刘小成，杨胜军，毛兰梅，杨春碧，
申请(专利权)人：贵州磷化绿色环保产业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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