专利名称：复合石膏水泥生产新工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及磷化工副产石膏的改性，形成具有水硬性的胶凝材料，属于磷化工和建筑材料技术领域。
背景技术：
在我国，工业废渣石膏，主要是磷石膏、烟气脱硫石膏、氟石膏等工业废渣的排放量，全年约2000万吨左右；到2010年将增至3500万吨/年；累计排放量近亿吨。如此巨大地排放量，不仅对环境造成严重污染，还对电力、化工等工业的可持续发带来严重的影响。 如何解决这一久而未决的环境治理难题，国家早已安排大量人力物力予以攻关，但都收效甚微，直到目前为止，全国对工业废废渣石膏的利用量，还不到每年总排放量的5%左右。任重而道远。1985年前后，国家科委、化工部等有关单位，在调整化肥磷钾比例的攻关项目中， 曾联合下达了 “用磷石膏生产硫酸和水泥”的子课题。目的之一就是要大量有效地吞吐废
禮:石骨。早期研究指出了用磷石膏制取硫酸和水泥有两种不同的水泥品种，一种是用磷石膏制取普通硅酸盐水泥及二氧化硫；另一种是用磷石膏制取“含硫铝”硅酸盐水泥。前者在我国中试成功后已通过化工部部级鉴定；后者由前苏联的学者完成。它们的生产工艺大体相同，只是配料时，前者“铝氧率”要低于后者，生产工艺都十分复杂。用磷石膏制取硫酸和水泥的工艺流程是(I)原料选择、(2)磷石膏脱水、(3)生料配合、(4)生料制备、(5)旋窑煅烧、(6)水泥制备、(7) SO3浓度控制、(8)硫酸制备。用磷石膏制取硫酸和水泥时，必须严格控制配料率值，这些率值包括饱和率、硅酸率、“铝氧率”，另外还有一个普通硅酸盐水泥所没有的“硫化钙”率值，这个率值和游离石灰一样并和游离石灰一起，严重影响水泥熟料的最终强度，十分难以控制。还有，当原料中的P2O5大于I. 5%以上时，熟料的强度就很难达到32. 5#水泥；在水泥熟料煅烧过程中，电耗、煤耗两大消耗也很难达经济指标。实践证明，用磷石膏生产硫酸和水泥，弊大于利(I)生产工艺十分复杂、(2)工厂总投资大、(3)配料率值多且难以控制、(4)硫酸难以优质，水泥难以高强、(5)生产成本高于传统制酸工艺、(6)当生产规模大到必须安装电收尘器时，“漏氧”超过4%时容易引起装置爆炸，生产过程存在安全隐患、(7)生产过程中，SO2气体的逸出会造成二次污染。由于上述原因，用磷石膏生产硫酸和水泥，建厂规模受到极大限制，推广与应用将难以达到预期目的。三、发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术不足之处，提出了用工业废渣石膏生产“复合石膏水泥”的新工艺，并以磷石膏的应用为例，阐明这种工艺的特点。只要突破了对磷石膏的生产应用，其它废渣石膏的应用就迎刃而解了。采用本发明，不但可以达到大量利用废渣石膏的目的，还可以在简化工艺流程、节约建设投资的前提下，生产多品种水泥，满足市场需要。
四具体实施方式
本发明的目的可以通过以下措施来实现第一步、将工业废渣石膏原料在300-750°C温度下制备成无水硫酸钙；第二步、在无水硫酸钙半成品中，加入硫酸盐类外加剂，制备成高强石膏水泥；第三步、将高温冶金渣(水淬高炉矿渣、钢渣等)单独“粉磨”或与硅酸盐水泥熟料共同“粉磨”后，再与高强石膏水泥混合，即制备成“石膏复合水泥”。利用这种火山类水泥复合技术，可以充分利用含硫酸钙的废渣石膏，制备多品种水泥；诸如硅酸盐-硫酸盐复合水泥、硫铝酸盐-硅酸盐-硫酸盐复合水泥、硫铁酸盐-硅酸盐-硫酸盐复合水泥。本发明与现有技术比较具有如下优点I、本发明的石膏复合水泥所用的主要原料，化学石膏、矿渣、钢渣等均系工业废渣，原料易得、价格低廉。变废为宝、变害为利。2、本发明的生产方法可靠易行，所需设备少，工艺流程简单，建厂周期短、投资省。3、本发明中的大部分原料无需粉磨，而高强石膏水泥又采用中、低温煅烧，节煤省电；既环保，又节能，有优良的技术经济指标。4石膏、复合水泥的抗压强度，在32. 5兆帕以上，具有与普通硅酸盐水泥相同的力学性能和使用性能。抗硫酸盐性、耐磨性等到性能还优于普通硅酸盐水泥。本发明结合实验做进一步描述。实验一、磷肥厂生产磷酸排出的废渣磷石膏(残留磷1%以下)于700°C左右的温度环境下制备成粉体无水石膏。在无水石膏中加入2% -5%的硫酸盐类转换剂，制备成高强石膏水泥，按照GB9776-88《建筑石膏》标准检测，初凝90分钟，终凝110分钟；抗折强度9. 1MP，抗压强度33. 6MP，相似于32. 5#水泥。但软化系数在O. 45-0. 65间。实验二、在已制备好的高强无水石膏水泥中，分别加入10%、30%、50%重量比例的普通硅酸盐水泥，制备成“复合石膏水泥”。再采用上述相同的检测方法，用4X4X16cm 的模具成型，24小时后脱模，将试件置于60度烘箱中烘干，分别记录各不同比例试件的重量，然后将试件放入标准试验条件下的水池中，浸泡3天、7天、28天后，分别测出3、7、28天试件的干燥重量。经检测，未加普通硅酸盐水泥的石膏水泥，虽然浸泡3天的重量有所增加，但到7 天时增重量减少，28天出现了负增长，表明硬化体在水中开始溶解，高强石膏水硬性较差。当水泥掺量在30-50%时，各龄期硬化体的增重量基本不变，而水泥掺量达到 50%时，硬化体的重量还在继续增长。30-50%的水泥掺量都能使高强无水石膏具有水硬性。实验三、用与实验二相同的试验方法成型，并分成两组，一组在标准试验室条件下自然养护14天后测定其干燥强度；另一组在干燥14天后置于标准养护池中再养护14天后测定强度。两组硬化体的强度测试结果与它们的比值见表2。表不同养护条件下硬化体抗压强度(Mp)
权利要求
1.一种复合石膏水泥生产新工艺，其主要原料是天然石膏或工业化学石膏。先将这种以硫酸钙为主要成份的石膏制备成II型无水石膏后再加入酸性复合外加剂，形成高强石膏水泥。将高强石膏水泥与普通硅酸盐水泥或混合硅酸盐水泥按设计比例配合并混合，从而制备成复合石膏水泥。
2.按照权利要求1，复合石膏水泥所用的石膏，其特征在于2H20-CaS04的含量应不小于80 %，最佳含量应为84-91 %。
3.按照权利要求1，加入II型无水石膏中的酸性外加剂又称之为硬化促进剂，是指 K2S04、Na2S04、(NH) 2S04、MgS04、CdS04、A12 (S04) 3 等硫酸盐及其复盐。它们的掺量在 0*5-5* 0%间。
4.按照权利要求1，在普通硅酸盐水泥与石膏水泥复合时，有三种工艺方案4、1、普通硅酸盐水泥与高强石膏水泥直接复合，形成硅酸盐-硫酸盐复合水泥；4、2、将高温活性渣如高炉矿渣、冶金钢渣、粉煤灰等加入水泥熟料中共同粉磨，先制备成矿渣硅酸盐水泥或钢渣硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥然后再与高强石膏水泥复合，即形成硅酸盐-硫铝酸盐-硫酸盐复合水泥、或硅酸盐-硫铁酸盐-硫酸盐复合水泥。4、3、将高炉矿渣、冶金钢渣、粉煤灰等先单独粉磨，然后再与硅酸盐水泥、高强复合水泥复合，同样制得上述多品种水泥。
5.按照权利要求4，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、钢渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥与高强石膏水泥复合配合比在20-80%间。
全文摘要
复合石膏水泥，属于化工领域、磷化工领域和建筑材料领域。其目的是将气硬性石膏胶凝材料转变成水硬性胶凝材料，通过物理、化学及物理化学复合改性方法，转变成水硬性材料。以大量、充分的利用工业副产石膏。其技术要点是先将这种以硫酸钙为主要成份的石膏制备成II型无水石膏后再加入K2SO4、Na2SO4、(NH)2SO4、MgSO4、CdSO4、Al2(SO4)3等硫酸盐及其复盐中的一种或两种以上，它们的掺量在0.5-5.0％间；形成高强石膏水泥。将高强石膏水泥与普通硅酸盐水泥或混合硅酸盐水泥按20-80％或80-20％配比混合，从而制备成复合石膏水泥。品种有硅酸盐-硫铝酸盐-硫酸盐复合水泥、硅酸盐-硫铁酸盐-硫酸盐复合水泥及硅酸盐-硫酸盐复合水泥。这些水泥都与传统水泥有相同或更优的应用性能，可广泛应用于建筑工程、道路工程及水工工程。
文档编号C04B11/30GK102584054SQ20121001971
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月21日 优先权日2012年1月21日
发明者彭汉东, 苏兆祥, 许浪, 金周宝 申请人:彭汉东, 苏兆祥, 许浪, 金周宝