一种磷石膏胶凝材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种磷石膏胶凝材料的制备方法，采用二水磷石膏、粉煤灰与碱性材料组分共同粉磨的方法进行预处理，其原料组分按重量百分数计为：二水磷石膏：40%-60%、粉煤灰：30%-50%、碱性激发材料：9%-20%、减水剂：0.5%-1%，助磨剂0.3%-1%；混合均匀，将混合后的粉料放于卧式球磨机中粉磨10min-25min，本发明的优点是：预处理二水磷石膏胶凝材料的流动性能显著改善，标准稠度需水量减小，28d抗压强度提高一倍以上，同时大量采用工业固体废弃物，降低生产成本的同时取得了更加显著的环保效益，对实现磷石膏资源利用、健康的可持续发展和建材行业的节能、减排有着重要意义。
【专利说明】一种磷石膏胶凝材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于磷化工领域，具体涉及一种磷石膏胶凝材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]磷石膏是磷肥企业采用湿法磷酸工艺生产磷酸过程中排放的副产物。随着我国磷肥行业的快速发展，磷石膏的排放量不断增加。目前，我国每年磷石膏的排放量己超过5000万吨，而我国磷石膏综合利用仅达到20%。大量磷石膏的堆存不仅占用大量土地，堆场投资与维修的费用也给企业造成了巨大的负担，并且磷石膏中的有害杂质给堆场周围的环境，特别是水环境与土壤的安全造成了巨大的威胁。如何实现磷石膏有效、大量的资源化利用是实现磷肥企业、社会和环境之间和谐友好、可持续发展所面临的必须且迫切需要解决的问题。
[0003]采用不经高温煅烧的二水磷石膏、粉煤灰以及少量的碱性材料混合，通过配合比设计、粉磨获得改性磷石膏。这种预处理方法大量利用了粉煤灰这一工业废渣，降低生产成本的同时取得了更加显著的环保效益，对实现磷石膏资源利用、健康的可持续发展和建材行业的节能、减排有着重要意义。
[0004]目前，常用的磷石膏预处理的方法有水洗、浮选、石灰中和(化合)、煅烧等，中国专利CN 103172288A公布了一种磷石膏的预处理方法，其特征在于:将50%_90%的尿素与磷石膏中的硫酸钙按摩尔比1.5-3:1的比例混合，加入原料重量10%的水，在20-100°C条件下反应0.5-6小时，反应后进行固液分离，固体即为预处理后的磷石膏。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技 术问题是针对上述现有工艺而提供一种磷石膏胶凝材料的制备方法，采用二水磷石膏、粉煤灰与碱性材料组分共同粉磨的方法进行预处理，该工艺利废高、成本低，所得产品性能好，实现了节能环保。
[0006]本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:一种磷石膏胶凝材料的制备方法，其特征在于:采用二水磷石膏、粉煤灰与碱性激发材料组分通过助磨剂共同粉磨的方法进行预处理，其原料组分按重量百分数计为:二水磷石膏:40%-60%、粉煤灰:30%-50%、碱性激发材料:9%-20%、减水剂0.5%-1%、助磨剂:0.3%-1%。
[0007]按上述方案，所述粉磨方法为将混合均匀粉料放于卧式球磨机中粉磨10min_25mino
[0008]按上述方案，所述粉煤灰为II级粉煤灰。
[0009]按上述方案，所述碱性激发材料为生石灰或电石渣，其有效钙含量为40%_50%。
[0010]按上述方案，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂或聚酰胺减水剂。
[0011]按上述方案，所述助磨剂为三乙醇胺、聚合多元醇、聚合醇胺、乙二醇或二乙二醇的一种或几种复合。
[0012]生石灰等碱性激发材料不仅可以和磷石膏中的物理吸附水发生反应生成氢氧化钙，还可以与磷石膏中的可溶磷发生中和反应，使之转化成沉淀。二水磷石膏不具有水化硬化活性，一个重要的作用是和碱性组分一起激发粉煤灰的火山灰效应，此外大多数作为微集料起填充作用；石灰和水泥等碱性组分主要为粉煤灰火的山灰效应提供所需的碱性环境。粉煤灰是具有火山灰效应的活性掺合料，其活性的激发是复合胶凝材料水化硬化的主要因素，也是其强度的主要来源。
[0013]粉磨工艺提高了复合胶凝材料中各组分的活性，生成了更多的钙矶石等水化产物使结构更加致密，使水化产物与集料(二水磷石膏和未水化的粉煤灰颗粒)之间连接更加牢固，同时也消耗了更多的氢氧化钙，；改善了二水磷石膏粉煤灰复合胶凝材料的颗粒形貌，从而降低了复合胶凝材料的标准稠度用水量，从而降低了水灰比；改善了复合胶凝材料颗粒的粒度分布，使之填充更加致密；
[0014]本发明的有益效果是:第一，本发明废弃物利用率高，可减少工业固体废弃物粉煤灰的污染问题，大量使用粉煤灰在降低生产成本的同时取得了显著的环保效益；第二，磷石膏经过预处理后，混合料的平均粒径减小，比表面积增大，而且还可以改善颗粒的形貌，有利于磷石膏后期使用。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例进一步说明本申请之发明，但实施例不应视作对本发明权利的限定。
[0016]实施例1:磷石膏预处理方法，其原料组分按重量百分数计为:
[0017]二水磷石膏:40%;
[0018]粉煤灰:50%;
[0019]生石灰:9%;
[0020]萘系FDN减水剂:0.6%
[0021]三乙醇胺0.4%;
[0022]取上述原料，充分混合搅拌均匀，再将混合均匀粉料放于卧式球磨机中粉磨15min，得到预处理磷石膏。该预处理磷石膏标准稠度需水量为33%，28d湿抗压强度为
10.56MPa，28d绝干抗压强度为19.84MPa。
[0023]实施例2:磷石膏预处理方法，其原料组分按重量百分数计为:
[0024] 二水磷石膏:60% ；
[0025]粉煤灰:30%；
[0026]电石渣:9%；
[0027]聚羧酸减水剂:0.7% ；
[0028]聚合多元醇:0.3% ；
[0029]取上述原料，充分混合搅拌均匀，再将混合均匀粉料放于卧式球磨机中粉磨25min，得到预处理磷石膏。该预处理磷石膏标准稠度需水量为30%，28d湿抗压强度为
15.48MPa, 28d绝干抗压强度为25.37MPa。
[0030]实施例3:磷石膏预处理方法，其原料组分按重量百分数计为:
[0031]二水磷石膏:50%;
[0032]粉煤灰:40%；[0033]生石灰:9%；
[0034]萘系FDN减水剂:0.5% ；
[0035]乙二醇:0.5% ；
[0036]取上述原料，充分混合搅拌均匀，再将混合均匀粉料放于卧式球磨机中粉磨20min，得到预处理磷石膏。该预处理磷石膏标准稠度需水量为32%，28d湿抗压强度为12.58MPa, 28d绝干抗压强度为22.64MPa。
[0037]实施例4:磷石膏预处理方法，其原料组分按重量百分数计为:
[0038]二水磷石膏:50% ；
[0039]粉煤灰:34%；
[0040]电石渣:15%;
[0041]聚酰胺减水剂:0.5%;
[0042]二乙二醇 0.25%+ 聚合醇胺:0.25% ；
[0043]取上述原料，充分混合搅拌均匀，再将混合均匀粉料放于卧式球磨机中粉磨25min，得到预处理磷石膏。该预处理磷石膏标准稠度需水量为29%，28d湿抗压强度为
16.53MPa，28d绝干抗压强度为29.15MPa。
[0044]实施例5:磷石膏预处理方法，其原料组分按重量百分数计为:
[0045]二水磷石膏:40% ；
[0046]粉煤灰:40%；
[0047]生石灰:19%;
[0048]聚羧酸减水剂:0.5% ；
[0049]三乙醇胺:0.3%+聚合多元醇0.2% ；
[0050]取上述原料，充分混合搅拌均匀，再将混合均匀粉料放于卧式球磨机中粉磨15min，得到预处理磷石膏。该预处理磷石膏标准稠度需水量为30%，28d湿抗压强度为12.47MPa, 28d绝干抗压强度为21.65MPa。
【权利要求】
1.一种磷石膏胶凝材料的制备方法，其特征在于:采用二水磷石膏、粉煤灰与碱性激发材料组分通过助磨剂共同粉磨的方法进行预处理，其原料组分按重量百分数计为:二水磷石膏:40%-60%、粉煤灰:30%-50%、碱性激发材料:9%-20%、减水剂0.5%_1%、助磨剂:0.3%-1%。
2.根据权利要求1所述的磷石膏胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述粉磨方法为将混合均匀粉料放于卧式球磨机中粉磨10min-25min。
3.根据权利要求1或2所述的磷石膏胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述粉煤灰为II级粉煤灰。
4.根据权利要求1或2所述的磷石膏胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述碱性激发材料为生石灰或电石渣，其有效钙含量为40%-50%。
5.根据权利要求1或2所述的磷石膏胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂或聚酰胺减水剂。
6.根据权利要求1或2所述的磷石膏胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述助磨剂为三乙醇胺、聚合多元醇、聚.合醇胺、乙二醇或二乙二醇的一种或几种复合。
【文档编号】C04B11/26GK103466978SQ201310384778
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】马保国, 郅真真, 蹇守卫, 卢斯文, 李玉博, 苏英, 茹晓红 申请人:武汉理工大学