一种磷石膏矿渣基水泥的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磷石膏矿渣基水泥的制备方法，方法步骤如下步骤一、使用石灰对磷石膏进行中和反应处理；步骤二、将制得的磷石膏干燥脱水并粉磨；步骤三、将制得的磷石膏与超细高炉矿渣、硅酸盐水泥熟料、促凝剂，按质量百分比15％—20％:75％—85％:1％—5％:1％—2％进行混合均匀，获得所述磷石膏矿渣基水泥材料。与现有技术相比，本发明专利技术具有变废为宝、经济环保等优点，且制备工艺简单、易于操作、成本低廉。制备的磷石膏矿渣基水泥的抗压强度高、凝结时间短，并且成本低、节能环保，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种磷石膏矿渣基水泥的制备方法
本专利技术涉及水泥材料制备，尤其涉及一种磷石膏矿渣基水泥的制备方法。
技术介绍
磷石膏是湿法生产磷酸时产生的固体废渣。每生产1吨磷酸会产生4吨到5吨的磷石膏副产物。目前，全世界磷石膏年排放量约3亿吨，但磷石膏的综合利用率仅为10％。我国磷石膏的年排放量约7000万吨，且磷石膏的排放量占我国工业副产品石膏年排放量的70％。由于磷石膏利用率较低，我国已堆存的磷石膏的总量约5亿吨。如何大幅度提高磷石膏的利用率是我国亟待解决的重要技术难题。磷石膏的主要成分为二水石膏，同时含有其他杂质，包括可溶性磷、共晶磷、可溶性氟、有机物等。此外，磷石膏中一般含有重金属和放射性元素K、Ra、Th等。未使用的磷石膏大量堆积，占用大量土地，不仅增加了企业投资和运维成本，更是带来严重的安全隐患和生态环境污染等问题。利用磷石膏生产胶凝材料是解决磷石膏利用率低的重要途径。但是由于磷石膏中含有大量的杂质，这些杂质对胶凝材料的力学性能和凝结性能有不利影响，需要对磷石膏进行预处理。目前我国磷石膏的改性方法一般有水洗法、浮选法、中和法、煅烧法、闪烧法、球磨法、陈化法和筛分法。通过对磷石膏进行改性处理，磷石膏中的杂质含量显著降低，改性后的磷石膏可用于制备胶凝材料。高炉矿渣是冶炼钢铁时产生的一种工业副产品，经过水淬处理、粉磨后形成粒化高炉矿渣。磨细后的高炉矿渣其内部晶格缺陷较多，活性较大，故矿渣是一种具有潜在活性的辅助性胶凝材料。矿渣的主要化学组成为CaO、SiO2、Al2O3、MgO等，矿渣结构中含有大量的硅铝玻璃体，在碱性环境或者含有硫酸根的环境中能够激发矿渣的活性。因此，添加大量石膏，能够显著激发高炉矿渣的活性，促进其进行水化反应，获得强度。王露等研究了大掺量矿渣石膏水泥基复合材料的水化特性，研究表明大掺量矿渣石膏水泥基材料的早期强度远低于纯水泥，但后期强度超过纯水泥(王露，宋军伟，刘数华.大掺量矿渣石膏水泥基复合材料的水化特性[J].硅酸盐通报，2017,36(7):2197-2202.)。权娟娟等研究了改性磷石膏对石膏矿渣水泥水化过程的影响，研究结果表明改性磷石膏的掺入降低了石膏矿渣水泥的3d和7d抗压强度，但提高了28d和90d抗压强度(权娟娟，张凯峰，王可娜.改性磷石膏对石膏矿渣水泥水化过程的影响研究[J].硅酸盐通报，2017,36(12):4033-4043.)。由上述研究结果可知，已有研究将磷石膏和矿渣按一定比例复掺制备石膏矿渣水泥或胶凝材料，但此类石膏矿渣水泥的早期强度较低，凝结时间较长，且易碳化，限制了其在实际工程中的应用。
技术介绍
是我们技术方案的研发目的，主要有三点：1.早期强度较低，2.凝结时间较长，3.且易碳化。这三点应该是本专利技术的主要解决的技术问题，因此如何解决的需要说清楚，并有数据佐证。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种解决了上述问题，通过使用石灰对磷石膏进行中和反应处理，再经过干燥烘干、磨细，然后将其与超细高炉矿渣、硅酸盐水泥熟料、促凝剂等进行混合均匀，制得磷石膏矿渣基水泥的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种磷石膏矿渣基水泥的制备方法，方法步骤如下步骤一、使用石灰对磷石膏进行中和反应处理；步骤二、将制得的磷石膏干燥脱水并粉磨；步骤三、将制得的磷石膏与超细高炉矿渣、硅酸盐水泥熟料、促凝剂，按质量百分比15％—20％:75％—85％:1％—5％:1％—2％进行混合均匀，获得所述磷石膏矿渣基水泥材料。作为优选，步骤一中，将磷石膏与一定比例的石灰混合均匀，使其充分发生中和反应，去除杂质可溶性磷和可溶性氟。作为优选，所述石灰为生石灰或者熟石灰，其掺入比例为磷石膏质量的3％—5％。作为优选，步骤二中，将制得的磷石膏放置于鼓风干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，使其脱去游离水，然后在卧式球磨机中粉磨至比表面积为400m2/kg左右。作为优选，步骤三中，所述超细高炉矿渣为S95或S105级矿渣，矿渣中Al2O3的含量在14％—15％以上，且超细高炉矿渣的比表面积为800m2/kg—1000m2/kg。作为优选，步骤三中，所述硅酸盐水泥熟料的强度等级为42.5或者52.5，且硅酸盐水泥熟料的比表面积为350m2/kg—400m2/kg。作为优选，步骤三中，所述促凝剂为铝酸盐水泥或者硫铝酸盐水泥。所述制备方法制备获得的磷石膏矿渣基水泥材料在使用过程中，通过添加聚羧酸减水剂或萘系减水剂，使磷石膏矿渣基水泥的流动度为180mm—200mm。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术利用超细高炉矿渣自身活性高的特性，在硅酸盐水泥熟料碱激发矿渣和预处理后磷石膏硫酸盐激发矿渣共同作用下，显著促进矿渣玻璃体的解体，促进矿渣水化反应的进行，使得磷石膏矿渣基水泥的早期抗压强度明显提高，且后期抗压强度持续增加。(2)本专利技术通过掺入少量的铝酸盐水泥或者硫铝酸盐水泥控制磷石膏矿渣基水泥的凝结时间，利用铝酸盐水泥或者硫铝酸盐水泥的快凝快硬特性，能够显著缩短磷石膏矿渣基水泥的初凝和终凝时间。(3)本专利技术中采用的原料大部分都是工业固体废弃物，具有变废为宝、经济环保等优点，且制备工艺简单、易于操作、成本低廉。(4)本专利技术制备的磷石膏矿渣基水泥的抗压强度高、凝结时间短，并且成本低、节能环保，具有广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术工艺流程图。具体实施方式下面将对本专利技术作进一步说明。实施例：参见图1，一种磷石膏矿渣基水泥的制备方法，方法步骤如下，步骤一、使用石灰对磷石膏进行中和反应处理，将磷石膏与一定比例的石灰混合均匀，使其充分发生中和反应，去除杂质可溶性磷和可溶性氟，所述石灰为生石灰或者熟石灰，其掺入比例为磷石膏质量的3％—5％；步骤二、将制得的磷石膏放置于鼓风干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，使其脱去游离水，然后在卧式球磨机中粉磨至比表面积为400m2/kg左右；通过上述步骤对磷石膏的改性提高磷石膏品质，降低磷石膏中杂质对磷石膏矿渣基水泥性能的不利影响。步骤三、将制得的磷石膏与超细高炉矿渣、硅酸盐水泥熟料、促凝剂，按质量百分比15％—20％:75％—85％:1％—5％:1％—2％进行混合均匀，获得所述磷石膏矿渣基水泥材料。通过增加矿渣的比表面积，采用超细高炉矿渣提高矿渣本身的活性；通过添加硅酸盐水泥熟料，使得超细矿渣在熟料碱激发和磷石膏硫酸盐激发的共同作用下，加速矿渣的水化反应，提高强度；通过添加少量促凝剂，缩短磷石膏矿渣基水泥的凝结时间。石灰去除杂质可溶性磷和可溶性氟，针对建筑石膏有凝结时间缩短和强度提高的特点。所述超细高炉矿渣为S95或S105级矿渣，矿渣中Al2O3的含量在14％—15％以上，且超细高炉矿渣的比表面积为800m2/kg—1000m2/kg。所述硅酸盐水泥熟料的强度等级为42.5或者52.5，且硅酸盐水泥熟料的比表面积为3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷石膏矿渣基水泥的制备方法，其特征在于：方法步骤如下/n步骤一、使用石灰对磷石膏进行中和反应处理；/n步骤二、将制得的磷石膏干燥脱水并粉磨；/n步骤三、将制得的磷石膏与超细高炉矿渣、硅酸盐水泥熟料、促凝剂，按质量百分比15％—20％:75％—85％:1％—5％:1％—2％进行混合均匀，获得所述磷石膏矿渣基水泥材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种磷石膏矿渣基水泥的制备方法，其特征在于：方法步骤如下
步骤一、使用石灰对磷石膏进行中和反应处理；
步骤二、将制得的磷石膏干燥脱水并粉磨；
步骤三、将制得的磷石膏与超细高炉矿渣、硅酸盐水泥熟料、促凝剂，按质量百分比15％—20％:75％—85％:1％—5％:1％—2％进行混合均匀，获得所述磷石膏矿渣基水泥材料。


2.根据权利要求1所述的磷石膏矿渣基水泥的制备方法，其特征在于：步骤一中，将磷石膏与一定比例的石灰混合均匀，使其充分发生中和反应，去除杂质可溶性磷和可溶性氟。


3.根据权利要求2所述的磷石膏矿渣基水泥的制备方法，其特征在于：所述石灰为生石灰或者熟石灰，其掺入比例为磷石膏质量的3％—5％。


4.根据权利要求1所述的磷石膏矿渣基水泥的制备方法，其特征在于：步骤二中，将制得的磷石膏放置于鼓风干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，使其脱去游离水，然后在卧式...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩方晖，廖延武，
申请(专利权)人：四川绵筑新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51