一种改性磷石膏水泥调凝剂的制作方法

本发明提供了一种改性磷石膏水泥调凝剂，具体涉及利用工业废弃磷石膏进行改性用于水泥的磷石膏调凝剂，属于水泥调凝剂技术领域。

背景技术：

近些年来，随着建材行业的快速发展及石膏在建筑材料行业的广泛应用，天然石膏资源越来越紧俏。电厂的脱硫石膏也被广泛的加工成石膏制品，导致作为传统水泥调凝剂的天然石膏和脱硫石膏价格不断上涨，给水泥企业的生产成本控制带来很大压力。磷石膏是湿法生产磷酸或磷酸盐复肥工业的副产品，含有微量磷、氟、有机物及其它多种杂质，该杂质的存在影响其使用性能，因而严重制约了磷石膏的综合利用。长期以来，如何对磷石膏的进行处理一直是项国际技术难题，目前主要采取的是堆放措施。例如陕西渭南市10万吨磷石膏长期囤积露天，陕西渭南华县磷肥厂已排放15万吨磷石膏长期堆放露天，并每天还源源不断的继续对外排放，陕西汉中远东化肥有限公司向当地的勉县境内露天不断排放磷石膏，累计约6万吨。磷石膏随意堆放不仅造成了极大浪费，对生态环境也造成极大危害。

如果将工业磷石膏直接用作水泥调凝剂，其含有的可溶磷、氟等会延缓水泥的早期水化速度，导致磷石膏不能正确调凝且降低强度，因此需要通过改性处理消除可溶磷、氟等有害杂质对水泥性能的影响。冯恩娟等在cn104261716a中提出了一种磷石膏基水泥调凝剂，由92-97％的磷石膏、2.9-7％的改性剂、0.1-1％的分散剂组成，改性剂由生石灰、煅烧明矾石和偏硅酸钠组成，分散剂有乙二醇、木质素磺酸钙和四甲基碘化铵组成，但其组成复杂，制备工艺繁琐，生产成本较高，不能广泛应用于工业化生产，也无法实现节能降耗的绿色发展。为此，尧柏特种水泥集团有限公司对工业副产品磷石膏进行改性试验研究及应用开发，研发出了生产工艺简单、绿色环保的改性磷石膏，使用全新的配方，本发明的改性磷石膏完全代替原有的天然石膏和脱硫石膏，既变废为宝提高企业经济效益，又消纳固体废弃物保护环境。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种新型改性磷石膏。

为实现本发明的目的，具体技术方案如下：

一种新型改性磷石膏水泥调凝剂，其特征在于：以重量百分比计，由以下成分组成：75-95％磷石膏，5-15％生石灰，2.5-10％元明粉，各组分重量百分含量之和为100％，使用磷石膏复配生石灰和元明粉完成对磷石膏进行全面改性。

进一步地，所述磷石膏为磷肥工业中生产磷酸时产生的废料，其中二水石膏的含量为80％-98重量％，含水量为20-30重量％，且可溶磷含量大于0.8重量％，ph值为2.0-5.0。

进一步地，所述生石灰中氧化钙的含量为92重量％，含水量为0.18％，其粒度≤0.5mm。

进一步地，

所述元明粉中硫酸钠的含量为98重量％，ph值6-8，其粒度≤0.3mm。

本发明的原理为：磷石膏本身呈不同程度的酸性，主要是因为其中含有不同量的硫酸、可溶性的磷、氟等杂质。磷石膏的ph值与可溶磷含量之间的关系如附图1所示，当ph值在3-5范围时，可溶性磷含量在0.6％-0.7％之间，当ph值超过5之后，可溶性磷含量显著下降。当ph值为7时，可溶性的磷含量大大降低。因此，要控制水泥的凝结时间必须控制磷石膏的可溶性磷含量，只有当磷石膏的ph不低于7时，磷石膏中的可溶性磷不会延长水泥的凝结时间。本发明的发明人基于上述发现，通过改性剂对磷石膏进行改性，通过大量实验选择生石灰和元明粉进行复配，使磷石膏ph值高于7，满足施工要求对水泥凝结时间的要求，研发出性能优异的水泥调凝剂。

本发明的具体步骤如下：

堆场中的磷石膏经装载机到拌合站的料斗中，生石灰和元明粉通过斗式提升机分别进入粉料仓。磷石膏、生石灰和元明粉通过调速计量皮带机计量，按照75-95∶5-15∶2.5-10的重量百分比经配料皮带机输送到搅拌装置进料口进入搅拌机进行搅拌，在搅拌机内相互反转的两根搅拌轴上双道螺旋浆片的搅拌下均匀地拌合。此后，成品由出料口到斜皮带机输送到储料堆棚中储存。

本发明的有益效果：改性后的磷石膏完全可以用作水泥的调凝剂，不仅生产工艺简单，降低了生产成本，保护了生态环境，还带来了一定的经济效益。

附图说明

图1是磷石膏ph值与可溶性磷含量的关系图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图1及较佳实施例，对依据本发明提出的一种新型改性磷石膏水泥调凝剂的具体实施方式进行详细说明。(该部分内容待权利要求书确定后一并修改)

一种新型改性磷石膏水泥调凝剂，其特征在于：以重量百分比计，由以下成分组成：75-95％磷石膏，5-15％生石灰，2.5-10％元明粉，各组分重量百分含量之和为100％，使用磷石膏复配生石灰和元明粉完成对磷石膏进行全面改性。

进一步地，所述磷石膏为磷肥工业中生产磷酸时产生的废料，其中二水石膏的含量为80％-98重量％，含水量为20-30重量％，且可溶磷含量大于0.8重量％，ph值为2.0-5.0。

进一步地，所述生石灰中氧化钙的含量为92重量％，含水量为0.18％，其粒度≤0.5mm。

进一步地，

所述元明粉中硫酸钠的含量为98重量％，ph值6-8，其粒度≤0.3mm。

按下述工艺流程进行：所用磷石膏、生石灰和元明粉都由尧柏特种水泥集团有限公司镇安分公司生产，分别通过加料斗(各物料质量百分比为磷石膏∶电石渣∶碱渣＝75-95∶5-15∶2.5-10)计量皮带机计量后送到1#原料皮带机、2#原料皮带机进入搅拌机。在搅拌机搅拌均匀后，成品的物料经出料皮带机冷却后送成品仓库堆存。

磷石膏在p.042.5水泥中的添加比例为2.2％，在p.c32.5r水泥的添加比例为1.8％。按标准gb/t17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(150法)》进行磷石膏基水泥胶凝材料的强度测定，按gb/t1346-2001测定其初终凝时间，各实施例抗压强度及初终凝时间见下表1。

表1改性磷石膏对水泥性能的影响

从表1看出，用生石灰和元明粉两种材料对磷石膏进行改性后，按照通常施工对水泥凝结时间的要求(初凝时间≤240min，终凝时间≤300min)，无论是p.042.5水泥还是p.c32.5r水泥都能满足要求。

由表1可看出，单独使用生石灰或元明粉，无法满足通常施工队水泥凝结时间的要求，例如实施例中5不使用元明粉，p.042.5和p.c32.5r凝结时间偏长(初凝时间大于240min)，例如实施例6不使用生石灰，p.042.5和p.c32.5r凝结时间偏长(初凝时间大于240min)。综上所述，通过试验结果分析，符合设计要求的性能指标最终确定合适配方。

使用实施例3的改性磷石膏水泥缓凝剂制作水泥，按如下重量百分比配制：磷石膏∶生石灰∶元明粉＝85％∶10％∶5％。该p.042.5水泥还是p.c32.5r水泥的初凝时间分别为199min和222min，终凝时间分别为252min和284min，其他各项性能也达到最优。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在本发明的精神和原则内可以有各种更改和变化，这些等同的变型或替换等，均包含在本发明的保护范围之内。