专利名称：改性磷石膏及其制备方法
技术领域：
本发明涉及 一种改性磷石膏及其制备方法。
(二)
背景技术：
磷石膏是用磷矿石生产磷酸的副产物，每生产1吨磷酸约产生4 5吨磷石 膏。其主要成分是CaS04.2H20,并含有少量的Si02、 A1203、 Fe203、 CaO、 MgO、 磷矿粉、P205、 F、游离酸和微量的砷、铜、锌、铁、锰、铅、镉、汞及放射性 元素。全世界每年产生的磷石膏上亿吨，中国年排放磷石膏达到2200多万吨。 目前磷石膏的利用主要用于建材和农业两个方面生产磷石膏复合肥，磷石膏 砖，制取硫酸联产水泥，磷石膏防火板，水泥缓凝剂等。但因不能有效解决磷 石膏中所含有的可溶性磷和氟等物质，导致产成品抗压强度低，质量不稳定， 耐水性很差，浸水后强度下降严重，易起泡，脱皮。将磷石膏经过高温加热煅 烧脱水处理，转化为半水石膏，投入资金大，锻烧时间长，煅烧温度高，能耗 大，还会对环境造成二次污染，使之磷石膏的利用不到10%,未经处理的磷石 膏堆放不仅占用大量的土地和资金，而且对土壤和水源造成严重污染，因此磷 石膏的处理是一个世界性难题。如何采用经济合理的方法消除磷石膏中杂质对 其资源化利用的危害，有效充分利用磷石膏，减少对环境造成的污染，是当前 国内外急待解决的难题。
(三)
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除了磷石膏中杂质对其资源化利用的危害， 用其生产的建材产品密度大、抗压强度高、耐水性好同时放射性和有害物质含 量祐合国家标准的改性磷石膏及其制备方法。
本发明改性磷石膏重量组成为磷石膏30~70份、沙子5~50份、水泥5~ 30份、生石灰1-10份、纳米二氧化硅l-5份、纳米碳酸钙1 5份、硅溶胶 H份。
其制备方法如下
A、按配比例称取磷石膏、沙子、水泥、生石灰、纳米二氧化硅、纳米碳酸 钙、硅溶胶，备用；B、 将磷石膏粉碎后，加入生石灰搅拌均勾，然后堆集进行活化反应，反应
时间为24 72小时，然后将活化后的混合物进行干燥，干燥后混合物含水量小 于10%;
C、 在B得到的混合物内加入水泥，砂子搅拌均匀，堆积活化反应5小时以
上；
D、 在水内加入纳米二氧化硅，纳米碳酸钙，硅溶胶并搅拌均勻；
E、 将D得到的混合溶液加入C混合后的粉料内，并搅拌均匀。 本发明改性磷石膏组成按重量份还可以为磷石膏30 70份、沙子5~50
份、水泥5 ~ 30份、生石灰1 ~ 10份、纳米二氧化硅1 - 5份、纳米碳酸钙1 ~ 5 份、硅溶胶1 ~ 5份、粉煤灰5 ~ 20份、三乙醇胺0. 1 ~ 2份、甲基硅醇钠0. 1 ~ 5份、聚羧酸盐减水剂0. 1 ~ 2份、高效减水剂0. 1 ~ 2份、无水硫酸钠0. 1 ~ 5 份、增强剂0. 1~2份。 其制备方法为
A、 按配比例称取磷石膏、沙子、粉煤灰、水泥、生石灰、纳米二氧化硅、 纳米碳酸钙、硅溶胶、三乙醇胺、甲基硅醇钠、聚羧酸盐减水剂、高效减水剂、 无水硫酸钠、增强剂，备用；
B、 将磷石膏粉碎后，加入石灰和粉煤灰搅拌均匀，然后堆集进行活化反 应，反应时间为24~72小时，然后将活化后的混合物晒干，晒干后混合物含水 量小于10%;
C、 在B得到的混合物内加入水泥，砂子搅拌均句，堆积活化反应5小时
以上；
D、 在水内加入聚羧酸盐减水剂并搅拌均勻，再依次加入纳米二氧化硅， 纳米碳酸钙，硅溶胶、三乙醇胺、甲基硅醇钠、高效减水剂、无水硫酸钠、增 强剂然后搅拌均匀；
E、 将D得到的混合溶液加入C混合后的粉料内，并搅拌均勻。
本发明所述沙子可以是炼钢厂的钢渣砂，河砂，或岩砂中任意一种，也可 以是两种以上的混合物。水泥可以是硫铝酸盐水泥或硅酸盐水泥，标号应不低 于42. 5#。纳米二氧化硅，纳米碳酸钙系20 50nm的纳米分散剂。 本发明的改性原理
磷石膏属酸性材料，用生石灰对其进行混合处理，然后进行堆积活化反 应，使其熟化，以提高磷石膏的反应活性，石灰中的氧化钩与磷石膏中的酸性物质磷酸和五氧化二磷发生中和反应，生成不可溶的磷酸钩。石灰中的氧化钩
与氟化物反应生成氟化钙。CaS04.2H20与水泥水化产物Ca (OH) 2和矿砂中 的活性Si02， A1203反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钩和硫铝酸钩，并形成 一种超强度的结晶体钙矾石，具有很强的耐水性。纳米二氧化硅和纳米碳酸钙 具有很高的活性，能与磷石膏中的氟反应，生成氟硅酸钙。添加硅溶胶参与反 应，可使原料组分形成网状结构，使结构更加致密，提高产品的强度和耐水性。 此外若再添加具有特殊功能的外加剂，能使磷石膏产品在抗压、抗折、抗 冻、耐水性、强度、抗渗性能方面明显加强。其中三乙醇胺具有防水早强作用， 甲基硅醇钠具有抗渗防水作用，聚羧酸盐减水剂和高效减水剂具有分散早强减 水作用，无水硫酸钠具有防冻作用和激发作用，增强剂具有增强磷石膏制品强 度的作用。系列添加剂的协同作用能有效提高磷石膏产品的抗渗，防水，分散， 早强性能。
本发明的改性磷石膏，用其生产的建材产品，如磷石膏砖、磷石膏板材 等具有密度大、抗压强度髙、耐水性好等特点，可以有效地用于建筑材料生产， 其综合利用率高达百分之七十。经测试，本发明的改性磷石膏产品抗压强度约 为13.5Mpa,抗折强度约为4Mpa，吸水率约为13,干燥收縮约为0.4，原料中 水可溶性五氧化二磷含量约为0.03%,氟含量约为0.25mg/L，相关指标符合国 家标准(抗压强度符合MU10以上标准，抗折强度大于3Mpa，吸水率小于15, 干燥收缩小于0.5。原料中水可溶性五氧化二磷含量低于0.05%,氟含量低于 0.3mg/L。) 具体实施例方式
实施例1
制成产品为磷石膏砖，成份重量组成磷石膏60份、沙子10份、水泥ll 份、生石灰4份、纳米二氧化硅l份、纳米碳酸钙l份、硅溶胶2份。 以水为溶剂，按100千克原料配汁，约需水20千克。 制备方法
1、 按配比例称取磷石膏、沙子、水泥、生石灰、纳米二氧化硅、纳米碳酸 钙、硅溶胶，备用；
2、 将磷石膏粉碎后，、加入生石灰搅拌均匀，然后堆集进行活化反应，反应 时间为72小时，然后将活化后的磷石膏混合料晒干，使含水量大约为8%。
3、 在活化后的磷石膏内加入水泥，砂子用搅拌机搅拌均匀，堆积活化反应约为8小时。
4、 在水内加入纳米二氧化硅，纳米碳酸锦，硅溶胶并搅拌均勾。
5、 将搅拌均匀的水溶液倒入活化反应后的粉料内搅拌，待搅拌均匀后送入 制砖机内震动压制成型。成型压力2000KN，砖的抗压强度符合MU15标准，压 制成型的砖进行常规养护二十八天出厂。
实施例2
制成产品为磷石膏板，成份重量组成磷石膏70份、矿沙15份、水泥 15份、生石灰5份、纳米二氧化硅2份、纳米碳酸钙2份、硅溶胶1份、粉 煤灰IO份、三乙醇胺O. 5份、甲基硅醇钠2份、聚羧酸盐减水剂l份、NF 高效减水剂0. 5份、无水硫酸钠2份、增强剂LZ981 1份。 以水为溶剂，按100千克原料配汁，约需水25千克。 制备方法
1、 按配比例称取磷石膏、矿沙、水泥、生石灰、纳米二氧化硅、纳米碳酸 钙、硅溶胶、粉煤灰、三乙醇胺、甲基硅醇钠、聚羧酸盐减水剂、NF高效减 水剂、无水硫酸钠、增强剂LZ981,备用。
2、 将磷石膏粉碎后，加入生石灰和粉煤灰搅拌均匀，然后堆集进行活化反 应，反应时间为24小时，然后将活化后的磷石膏混合料晒干，使含水量约为 7%。
3、 在活化后的磷石膏内加入水泥，矿砂用搅拌机搅拌均匀后，堆积活化反 应7小时。
4、 将聚羧酸盐减水剂加入水中搅拌均勻，依次加入纳米二氧化硅，硅溶胶， 纳米碳酸钙，三乙醇胺，甲基硅醇钠，无水硫酸钠，NF高效减水剂，增强剂 LZ981，然后搅拌均匀。
5、 将搅拌均匀的水溶液倒入活化反应后的粉料内搅拌，待搅拌均句后倒入 板材模具内，釆用多边震动然后加压强震，十小时后脱模即可。压制成型的 磷石膏板进行常规养护二十天后出广。
权利要求
1、改性磷石膏，其特征在于成份主要组成按重量份为磷石膏30～70份、沙子5～50份、水泥5～30份、生石灰1～10份、纳米二氧化硅1～5份、纳米碳酸钙1～5份、硅溶胶1～5份。
2、 根据权利要求l所述的改性磷石膏的制备方法，其特征在于: 它包括下列步骤A、 按配比例称取磷石膏、沙子、水泥、生石灰、纳米二氧化硅、 纳米碳酸钙、硅溶胶，备用；B、 将磷石膏粉碎后，加入生石灰搅拌均匀，然后堆集进行活化 反应，反应时间为24~72小时，然后将活化后的混合物晒干，晒干 后混合物含水量小于10%;C、 在B得到的混合物内加入水泥，砂子搅拌均句，堆积活化反 应大于5小时；D、 在水内加入纳米二氧化硅，纳米碳酸钩，硅溶胶并搅拌均匀；E、 将D得到的混合溶液加入C混合后的粉料内，并搅拌均匀。
3、 根据权利要求l所述改性磷石膏，其特征在于成份还有粉 煤灰5 ~ 20份、三乙醇胺0. 1 ~ 2份、甲基硅醇钠0. 1 ~ 5份、聚羧 酸盐减水剂0. 1 ~ 2份、高效减水剂0. 1 ~ 2份、无水硫酸钠0. 1 ~ 5 份、增强剂0.1~2份。
4、 根据权利要求3所述的改性磷石膏的制备方法，其特征在于: 它包括下列步骤A、 按配比例称取磷石膏、沙子、粉煤灰、水泥、生石灰、纳米 二氧化硅、纳米碳酸钙、硅溶胶、三乙醇胺、甲基硅醇钠、聚羧酸 盐减水剂、高效减水剂、无水硫酸钠、增强剂，备用；B、 将磷石膏粉碎后，加入石灰和粉煤灰搅拌均匀，然后堆集进 行活化反应，反应时间为24~72小时，然后将活化后的混合物晒干， 晒干后混合物含水量小于10%;C、 在B得到的混合物内加入水泥，砂子搅拌均匀，堆积活化反 应大于5小时；D、在水内加入聚羧酸盐减水剂并搅拌均勻，再依次加入纳米二 氧化硅，纳米碳酸钙，硅溶胶、三乙醇胺、甲基硅醇钠、高效减水 剂、无水硫酸钠、增强剂然后搅拌均匀；E、将D得到的混合溶液加入C混合后的粉料内，并搅拌均匀。
全文摘要
本发明涉及一种改性磷石膏及其制备方法，它是将磷石膏、沙子、水泥、生石灰、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、硅溶胶等主要组分，按配比例称取备用，将磷石膏粉碎后，加入生石灰搅拌均匀，然后堆集进行活化反应，然后将活化后的混合物进行干燥，将得到的混合物内加入水泥，砂子搅拌均匀，再将含纳米二氧化硅，纳米碳酸钙，硅溶胶的混合水溶液倒入上述混合后的粉料内，并搅拌均匀，用其生产的建材产品密度大、抗压强度高、耐水性好同时放射性和有害物质含量符合国家标准。
文档编号C04B28/14GK101565293SQ200910059519
公开日2009年10月28日 申请日期2009年6月4日 优先权日2009年6月4日
发明者何昌霖 申请人:何昌霖