一种磷渣粉活性复合激发剂及其使用方法技术

本发明专利技术属于建筑材料技术领域，具体涉及一种磷渣粉活性复合激发剂及其使用方法。由工业废渣电石渣、脱硫石膏以及化学试剂（或者化工原料)硅酸钠、硫酸铝和氢氧化钠复配而成。本发明专利技术主要利用碱激发、碱式盐激发和硫酸盐激发等多种激发复合作用，充分激发磷渣粉的活性。本发明专利技术产品可以有效激发磷渣粉的活性，明显改善磷渣粉作为混凝土或者砂浆掺合料时出现的缓凝，早强低，强度发展慢等问题。本发明专利技术不仅可促进磷渣粉作为掺合料在水泥和混凝土行业的应用，变废为宝，提高经济效益，同时，还可以解决磷渣的大量堆存带来的环境污染和土地浪费等问题，提高环境效益。此外，还可以缓解水泥和混凝土行业粉煤灰和矿渣粉等优质掺合料紧缺问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于建筑材料
，具体涉及。由工业废渣电石渣、脱硫石膏以及化学试剂（或者化工原料)硅酸钠、硫酸铝和氢氧化钠复配而成。本专利技术主要利用碱激发、碱式盐激发和硫酸盐激发等多种激发复合作用，充分激发磷渣粉的活性。本专利技术产品可以有效激发磷渣粉的活性，明显改善磷渣粉作为混凝土或者砂浆掺合料时出现的缓凝，早强低，强度发展慢等问题。本专利技术不仅可促进磷渣粉作为掺合料在水泥和混凝土行业的应用，变废为宝，提高经济效益，同时，还可以解决磷渣的大量堆存带来的环境污染和土地浪费等问题，提高环境效益。此外，还可以缓解水泥和混凝土行业粉煤灰和矿渣粉等优质掺合料紧缺问题。【专利说明】
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种磷渣粉活性复合激发剂。
技术介绍
随着我国黄磷工业的不断发展和壮大，提炼黄磷过程中排放出大量的磷渣。电炉法制备黄磷以磷矿石作为原料，以焦炭作为磷的还原剂，以硅石作为磷的成渣剂。提炼黄磷时，成渣剂中SiO2熔点降低，在(1350-1400) °C，与磷矿石中的钙化合，形成以硅酸钙为主要成分的熔融炉渣，经高压水淬处理，形成颗粒状磷渣。工业上每生产It黄磷，大约产生(8-10) t磷渣。我国2012年(1-12)月共开采磷矿石9529.46万t，生产近900万t磷，产生的磷渣达9000多万t。加上历年的累积，存量惊人！目前，如此大量的磷渣主要以工业废弃物的形式堆放处理，堆放不仅占用大量土地，而且污染堆放附近的土壤和水体。磷渣主要化学组分与矿粉和粉煤灰相似，都是SiO2, CaO和Al2O3等化合物；磷渣排放过程中，经高压水淬处理，主要以玻璃体形式存在。这说明，磨细的磷渣粉也具有一定的潜在火山灰活性，可以作为混凝土和砂浆的掺合料。但是磷渣中的Al2O3和MgO含量明显低于矿渣，SiO2含量一般高于矿渣，所以其水化活性低于矿渣粉。当磷渣粉作为掺合料使用时，易造成混凝土和砂浆早期强度低，强度发展较慢等问题。此外，磷渣还含有3%-5%的P2O5，当磷渣粉作为掺合料使用时，容易引起浆体缓凝的问题。磷渣粉作为掺合料引起的缓凝、早期强度低和强度发展较慢等问题，严重影响了磷渣粉作为掺合料的应用市场。要解决这一系列问题的技术关键在于开发合适的激发剂来激发磷渣的活性。与此同时，随着我国现代化建设的发展，水泥和混凝土行业的发展增速非常快，优质混合材和掺合料的市场需求也越来越大。目前市场上优质的掺合料矿渣粉和粉煤灰，在有些地区已经出现了不同程度的紧缺。开发研究新的掺合料迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能有效激发磷渣粉活性，解决磷渣粉的掺入引起混凝土和砂浆缓凝、早强低和强度发展慢等问题的磷渣粉活性复合激发剂及其使用方法。本专利技术提出的一种磷渣粉活性复合激发剂，组分包括电石渣、脱硫石膏、硅酸钠、硫酸铝和氢氧化钠。各组分的质量比为:电石渣100 脱硫石膏20-80 硅酸钠20-60 硫酸铝20-60 氢氧化钠20-60。各组份较佳的质量比为:电石渣100 脱硫石膏20-60硅酸钠25-40 硫酸铝25-50 氢氧化钠25-45。本专利技术中，所述电石渣为生产乙炔的残渣烘干处理后的产品，其游离水质量比例不大于3%,氢氧化钙质量比例不小于85%。本专利技术中，所述脱硫石膏为烟气脱硫石膏，其游离水质量比例不大于5%，二水硫酸钙质量比例不小于85%。本专利技术中，所述硅酸钠为化学纯试剂或化工原料中的一种。本专利技术中，所述硫酸铝为化学纯试剂或化工原料中的一种。本专利技术中，所述氢氧化钠为化学纯试剂或化工原料中的一种。本专利技术提出的磷渣粉活性激发剂的制备方法，具体步骤如下: 按前述重量比例称取电石渣、脱硫石膏、硅酸钠、硫酸铝和氢氧化钠，通过机械搅拌、均化，即得所需产品。产品宜干燥密封储存。本专利技术提出的磷渣粉活性激发剂的使用方法，具体步骤如下: 磷渣粉活性复合激发剂的掺量为磷渣粉质量的4%-12%。磷渣粉在作为掺合料使用时，首先根据实验设计配比称取相应的水泥、磷渣粉、复合激发剂、骨料和水，再将水泥、磷渣粉、复合激发剂和骨料投入到搅拌机中干拌均化，然后再加水搅拌。本专利技术提出的磷渣粉活性复合激发剂中，电石渣和氢氧化钠主要起到碱激发的作用，利用电石渣和氢氧化钠的碱性使磷渣玻璃体解体，激发出磷渣的活性。电石渣中氢氧化钙能与磷渣玻璃体中的活性Si02、Al2O3发生火山灰反应，生成具有较高强度的水硬性水化硅酸钙。氢氧化钠作为磷渣粉激发剂时，磷渣胶凝材料与水接触，氢氧化钠迅速溶于水，使得整个水化体系液相介质的PH增大，此时的pH大于13，0H-迅速对磷渣颗粒的表面开始侵蚀，由于0Η_的极化作用，玻璃体中的S1-O-S1、S1-O-Al和Al-O-Al断裂，形成具有胶凝性质的C-S-H凝胶和水化铝酸钙等水化产物。其中0Η_浓度越大，对S1-O-S1、S1-O-Al和Al-O-Al键的破坏作用越强，激发效果越好。硅酸钠对磷渣活性的激发，首先是硅酸钠的水解，生成硅胶，同时释放出部分0Η_。然后溶液中的0Η_作用于磷渣，使磷渣玻璃体中的S1-O-S1、S1-O-Al和Al-O-Al断裂，随后的发生的就是氢氧化钠的激发作用。同时，磷渣玻璃体解聚释放出来的活性SiO2与溶于液相中的Ca2+反应迅速生成C-S-H凝胶，进一步促进磷渣的水化和硅酸钠的水解，使磷渣的水化速度提高。而且硅酸钠激发磷渣，在水化初期生成的水化硅酸钙在磷渣的后续水化中起到了晶核的作用，促进了水化产物的形成。硅酸钠具有双重激发作用，所以硅酸钠和氢氧化钠都能较好的激发磷渣的活性。氢氧化钠在早期(3d和7d)的激发效果优于硅酸钠，但是在后期(28d和90d)硅酸钠的激发效果远好于氢氧化钠。氢氧化钠和硅酸钠复合激发，可以取长补短充分发挥两者长处:在水化早期氢氧化钠激发为主，硅酸钠激发为辅；在水化后期硅酸钠激激发为主，氢氧化钠发为辅。这样就可以持续充分激发磷渣粉的活性。本专利技术中的脱硫石膏是起到硫酸盐激发的效果。脱硫石膏激发主要是S042_在Ca2+作用下，与夹杂在磷颗粒表面的凝胶及溶解于液相中的Alt)2—反应生成水化硫铝酸钙AFt。AFt在磷渣颗粒表面形成纤维状或网络状包裹层，其紧密度要小于水化硅酸钙层，有利于Ca2+扩散到磷渣颗粒内部，与内部活性Si02、Al2O3反应，使得磷渣活性激发得以持续发挥。其次，SO42-的存在又促进活性Al2O3的溶出，并且S042_还可以吸附于玻璃体表面Al3+网络中间体活化点上，使S1-O键和Al-O键断裂。由于磷渣活性比较低，往往单独一种激发措施不能很好的激发磷渣的活性，所以需要复合激发。本专利技术就是充分利用了碱激发、碱式盐激发以及硫酸盐激发的复合作用，持续充分激发磷渣粉的活性。本专利技术提出的磷渣粉活性复合激发剂，可以有效激发磷渣粉的活性，明显改善磷渣粉作掺合料引起的缓凝、早期强度低，强度发展缓慢等问题；还可以改善掺有磷渣粉的胶凝体系硬化浆体后期结构，使得硬化浆体结构更加致密，改善混凝土的性能。这样就可以加快磷渣粉作为掺合料的市场应用。本专利技术提出的磷渣粉活性复合激发剂是由工业废渣电石渣和脱硫石膏以及化学试剂(或者化工原料)硅酸钠、硫酸铝和氢氧化钠复合而成。主要是通过碱激发、碱式盐激发和硫酸盐激发的复合作用，激发磷渣粉的活性。该磷渣粉活性复合激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷渣粉活性复合激发剂，其特征在于由电石渣、脱硫石膏、硅酸钠、硫酸铝和氢氧化钠组成，各组分的质量比为：电石渣??????????????????????100脱硫石膏????????????????????20?80硅酸钠??????????????????????20?60硫酸铝??????????????????????20?60氢氧化钠????????????????????20?60。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙振平，陈明，杨旭，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：