專利名稱：一種磷渣超硫酸鹽水泥及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種超硫酸鹽水泥及其制備方法，具體涉及一種磷渣超硫酸鹽水泥及其制備方法。
背景技術：
超硫酸鹽水泥是一種由75 85%的礦渣，10 20%硫酸鹽類及1 5%的堿性成分，共同粉磨或分別粉磨再混合而制得的水硬性膠凝材料，是一種新型的在能耗和減少空氣污染等諸多方面都優于普通硅酸鹽水泥的膠凝材料。但由于礦渣對水泥、混凝土的性能特別是力學性能、耐久性能貢獻的逐步被認識，作為高活性摻合料在各種工程結構中得到了廣泛的應用，礦渣正日益成為一種稀缺的資源，限制著其在水泥行業尤其是超硫酸鹽水泥行業的大量應用及推廣。《鋼渣超硫酸鹽水泥及其制備方法》、《鎳鉻鐵合金渣超硫酸鹽水泥及其制備方法》·等發明中公開了鋼渣、鎳鉻鐵合金部分或全部取代礦渣制備超硫酸鹽水泥的物理性能及力學性能，但是該類發明并沒有對粒化電爐磷渣(簡稱磷渣)取代礦渣制備超硫酸鹽水泥做任何說明，也未對工業廢石膏如脫硫石膏、磷石膏做任何處理，直接應用工業廢石膏制備的超硫酸鹽水泥各齡期強度均較低，7d強度20MPa左右，28d強度為35MPa左右，強度較低，僅達到32. 5級水泥的要求，不利于超硫酸鹽水泥的大量推廣及應用。因此，在保證超硫酸鹽水泥物理性能及力學性能的同時，尋求一種活性較好的工業廢渣部分或全部地取代礦渣，對于超硫酸鹽水泥的研究及推廣應用具有重要的意義。
發明內容
有鑒于此，本發明提供一種磷渣超硫酸鹽水泥，其可以有效地降低超硫酸鹽水泥的制備成本，充分利用來源豐富的磷渣資源；與此同時，本發明磷渣超硫酸鹽水泥的硬化較快，初凝和終凝時間較短。為解決以上技術問題，本發明的技術方案是采用一種磷渣超硫酸鹽水泥，所述磷渣超硫酸鹽水泥包含有以下組分，各組分按重量份計30-50份電爐磷渣；25-50 份礦渣；10-20 份石膏；1-10 份輔料；1-10份堿性成分，所述堿性成分為至少一種選自水泥熟料和氫氧化鈣。優選的，所述磷渣超硫酸鹽水泥包含有以下組分，各組分按重量份計40-50份電爐磷渣；35-50 份礦渣；10-20 份石膏；3-6 份輔料；
5-10份堿性成分，所述堿性成分為至少一種選自水泥熟料和氫氧化鈣。優選的，所述輔料為包含活性CaO、活性Al2O3、活性SiO2的摻合料。優選的，所述石膏為改性工業廢石膏，所述改性工業廢石膏為將工業廢石膏經煅燒、堿性中和、浮選、水洗中任意一種處理所得。優選的，所述改性工業廢石膏為至少一種選自改性脫硫石膏、改性磷石膏、改性檸檬酸石膏、改性氟石膏、改性鹽石膏、改性味精石膏、改性銅石膏和改性鈦石膏。與現有技術相比，本發明所述磷渣超硫酸鹽水泥的原理如下本發明所述磷渣超硫酸鹽水泥包含有以下組分，各組分按重量份計 30-50份電爐磷渣；25-50 份礦渣；10-20 份石膏；1-10 份輔料；1-10份堿性成分，所述堿性成分為至少一種選自水泥熟料和氫氧化鈣。本發明所述磷渣超硫酸鹽水泥將電爐磷渣、礦渣、石膏、輔料和堿性成分有效地組合，從而得到本發明所述成本較低，且硬化較快、初凝和終凝時間較短的磷渣超硫酸鹽水泥。電爐磷渣來源豐富，將其應用于制備磷渣超硫酸鹽水泥，電爐磷渣的量不宜過多，由于電爐磷渣含有較多的P2O5和F-等緩凝成分，因此電爐磷渣過多會導致所得磷渣超硫酸鹽水泥硬化較緩慢，初凝和終凝時間較長；另外，電爐磷渣的量過少會導致所得超硫酸鹽水泥礦渣用量較多，成本偏高；鑒于上述原因，本發明所述磷渣超硫酸鹽水泥采用電爐磷渣和礦渣的重量比為30-50:25-50 ;更優選的，所述電爐磷渣和礦渣的重量比優選采用為30-40:35-50 ο本發明所述石膏的主要化學成分為硫酸鈣，其可以是天然的二水石膏或者工業生產中經常產生的工業廢石膏，包括脫硫石膏、磷石膏、檸檬酸石膏、氟石膏、鹽石膏、味精石骨、銅石骨和鈦石骨等。本發明所述堿性成分為至少一種選自水泥熟料和氫氧化鈣；所述水泥熟料為；本發明堿性成分采用水泥熟料和氫氧化鈣中的任意一種或兩種組合；水泥熟料和氫氧化鈣均可以為本發明所述磷渣超硫酸鹽水泥提供適當的堿性環境，避免酸性雜質對本發明所述的不良影響。本發明所述堿性成分的重量比例不宜過多，也不宜過少，所述電爐磷渣、礦渣、石膏、輔料以及堿性成分的重量比為30-50:25-50:10-20:1-10:1-10 ；更優選的，本發明所述電爐磷渣、礦渣、石膏、輔料以及堿性成分的重量比優選采用為40-50:35-50:10-20:3-6:5-10。本發明將電爐磷渣部分取代礦渣從而制備磷渣超硫酸鹽水泥，從而不僅可以有效地利用好現有的豐富的電爐磷渣資源，還可以降低超硫酸鹽水泥的制備成本，同時制備出的磷渣超硫酸鹽水泥凝結硬化較快，初凝和終凝時間較短。進一步的，本發明所述磷渣超硫酸鹽水泥優選采用所述磷渣超硫酸鹽水泥中輔料為包含活性CaO、活性Al2O3、活性SiO2的摻合料，能夠進一步的促進磷渣超硫酸鹽水泥的硬化，縮短初凝和終凝時間。進一步的，本發明所述磷渣超硫酸鹽水泥優選采用所述石膏為改性工業廢石膏；工業廢石膏是一種來源豐富，且成本較低的石膏資源；本發明優選采用上述實施方式可以有效地利用工業廢石膏，同時具有一定的環保及節約成本的作用。所述改性工業廢石膏為將工業廢石膏經煅燒、堿性中和、浮選、水洗中任意一種處理所得。工業廢石膏中某些雜質含量較多，尤其是其中的酸性雜質會對本發明磷渣超硫酸鹽水泥產生不利的影響，鑒于上述原因，本發明優選將所述工業廢石膏經過除雜后所得的改性工業廢石膏作為本發明石膏的組分。本發明所述除雜方式為煅燒、堿性中和、浮選以及水洗四種方式中任意一種；可以有效地去除工業廢石膏中酸性雜質，從而減少對本發明磷渣超硫酸鹽水泥的不良影響。進一步的，本發明所述磷渣超硫酸鹽水泥優選采用所述改性工業廢石膏為至少一種選自改性脫硫石膏、改性磷石膏、改性檸檬酸石膏、改性氟石膏、改性鹽石膏、改性味精石膏、改性銅石膏和改性鈦石膏。本發明所述工業廢石膏可以是現有的任何一種或幾種工業石膏的種類，優選為至少一種選自改性脫硫石膏、改性磷石膏、改性檬酸石膏、改性氟石膏、改性鹽石膏、改性味精石膏、改性銅石膏和改性鈦石膏
本發明所述磷渣超硫酸鹽水泥可以按照現有的超硫酸鹽水泥的制備方法來制備，即將各組分混合粉磨即可。本發明所述磷渣超硫酸鹽水泥還可采用本發明的制備方法進行制備，從而得到硬化更快、初凝和終凝時間更短的磷渣超硫酸鹽水泥。本發明的另一個目的還在于提供一種所述磷渣超硫酸鹽水泥的制備方法，所述磷渣超硫酸鹽水泥的制備方法包含有以下步驟A、將電爐磷渣、礦渣混合粉磨至比表面積為460_500m2/kg的復合粉a;B、將石膏、輔料、堿性成分混合粉磨至比表面積為480_520m2/kg的復合粉b ； C、將復合粉a和b混合得所述磷渣超硫酸鹽水泥。本發明所述磷渣超硫酸鹽水泥的制備方法中將電爐磷渣、礦渣以及石膏、堿性成分等分別混合粉磨至一定的比表面積，然后將所得的復合粉a和復合粉b混合得所述磷渣超硫酸鹽水泥。復合粉a的比表面積為460-500m2/kg，復合粉b的比表面積為480_520m2/kg，上述比表面積數值范圍可以較好地提高所得磷渣超硫酸鹽水泥的活性，且成本較易控制。進一步的，本發明所述磷渣超硫酸鹽水泥的制備方法中優選采用所述C步驟中復合粉a和b混合得比表面積為480-500m2/kg的磷渣超硫酸鹽水泥。本發明優選采用將所述磷渣超硫酸鹽水泥制成比表面積為480-500m2/kg的水泥，所述比表面積數值范圍內的磷渣超硫酸鹽水泥在初凝和時間上均有一定的提高。
具體實施例方式為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。實施例I按照以下重量比稱取各物質50份電爐磷渣；25份礦渣；10份二水石膏；I份輔料；
2份氫氧化鈣。將稱量所得的物質進行混合粉磨后得實施例I。實施例2按照以下重量比稱取各物質50份電爐磷渣；50份礦洛；5份硬石膏和10份改性磷石膏；3份輔料；
3份水泥熟料。按照以下步驟制備實施例2A、將電爐磷渣、礦渣混合粉磨至比表面積為500m2/kg的復合粉a;B、將石膏、輔料、水泥熟料混合粉磨至比表面積為520m2/kg的復合粉b ；C、將復合粉a和b混合得所述磷渣超硫酸鹽水泥。實施例3按照以下重量比稱取各物質30份電爐磷渣；50份礦渣；20份改性脫硫石膏；4份輔料；10份氫氧化鈣。將稱量所得的物質進行混合粉磨后得實施例3。實施例4按照以下重量比稱取各物質30份電爐磷渣；25份礦渣；10份改性磷石膏；5份輔料；10份水泥熟料。按照以下步驟制備實施例4A、將電爐磷渣、礦渣混合粉磨至比表面積為460m2/kg的復合粉a;B、將石膏、輔料、水泥熟料混合粉磨至比表面積為480m2/kg的復合粉b ；C、將復合粉a和b混合得所述磷渣超硫酸鹽水泥。實施例5按照以下重量比稱取各物質40份電爐磷渣；35份礦洛；10份改性脫硫石膏和3份改性氟石膏；7份輔料；5份水泥熟料和2份氫氧化鈣。
按照以下步驟制備實施例5A、將電爐磷渣、礦渣混合粉磨至比表面積為460m2/kg的復合粉a;B、將改性脫硫石膏、改性氟石膏、輔料、水泥熟料、氫氧化鈣混合粉磨至比表面積為520m2/kg的復合粉b ；C、將復合粉a和b混合得比表面積為480_50m2/kg的磷渣超硫酸鹽水泥。將上述所得實施例1-5按國標規定方法制備凈漿和膠砂式件，分別測試各實施例初凝時間和終凝時間及3天和28天的強度，所得結果列于表2和3中。表I為GB175-2007對42. 5級普通硅酸鹽水泥物理力學性能要求。表I GB175-2007對42. 5級普通硅酸鹽水泥物理力學性能要求
權利要求
1.一種磷渣超硫酸鹽水泥，其特征在于所述磷渣超硫酸鹽水泥包含有以下組分，各組分按重量份計 30-50份電爐磷渣； 25-50份礦渣； 10-20份石骨； 1-10份輔料；和 1-10份堿性成分，所述堿性成分為至少一種選自水泥熟料和氫氧化鈣。
2.根據權利要求I所述的磷渣超硫酸鹽水泥，其特征在于所述磷渣超硫酸鹽水泥包含有以下組分，各組分按重量份計 30-40份電爐磷渣； 35-50份礦渣； 10-20份石骨； 3-6份輔料；和 5-10份堿性成分，所述堿性成分為至少一種選自水泥熟料和氫氧化鈣。
3.根據權利要求1-2中任一權利要求所述的磷渣超硫酸鹽水泥，其特征在于所述輔料為包含活性CaO、活性Al2O3、活性SiO2的摻合料。
4.根據權利要求3所述的磷渣超硫酸鹽水泥，其特征在于所述石膏為改性工業廢石膏，所述改性工業廢石膏為將工業廢石膏經煅燒、堿性中和、浮選、水洗中任意一種處理所得。
5.根據權利要求4所述的磷渣超硫酸鹽水泥，其特征在于所述改性工業廢石膏為至少一種選自改性脫硫石膏、改性磷石膏、改性檸檬酸石膏、改性氟石膏、改性鹽石膏、改性味精石膏、改性銅石膏和改性鈦石膏。
6.一種權利要求I所述的磷渣超硫酸鹽水泥的制備方法，其特征在于所述磷渣超硫酸鹽水泥的制備方法包含有以下步驟 A、將電爐磷渣、礦渣混合粉磨至比表面積為460-500m2/kg的復合粉a; B、將石膏、輔料、堿性成分混合粉磨至比表面積為480-520m2/kg的復合粉b; C、將復合粉a和b混合得所述磷渣超硫酸鹽水泥。
7.根據權利要求6所述的磷渣超硫酸鹽水泥的制備方法，其特征在于所述C步驟中復合粉a和b混合得比表面積為480-500m2/kg的磷渣超硫酸鹽水泥。
全文摘要
本發明公開一種超硫酸鹽水泥及其制備方法，具體涉及一種磷渣超硫酸鹽水泥及其制備方法。所述磷渣超硫酸鹽水泥包含有以下組分，各組分按重量份計30-50份電爐磷渣；25-50份礦渣；10-20份石膏；1-10份輔料，所述輔料為包含活性CaO、活性Al2O3、活性SiO2的摻合料；1-10份堿性成分，所述堿性成分為至少一種選自水泥熟料和氫氧化鈣。本發明所述磷渣超硫酸鹽水泥可以有效地降低超硫酸鹽水泥的制備成本，充分利用來源豐富的磷渣資源；與此同時，本發明磷渣超硫酸鹽水泥的凝結硬化較快，初凝、終凝時間以及力學性能符合GB175-2007對P.O42.5普通硅酸鹽水泥的要求。
文檔編號C04B7/36GK102875040SQ20121040857
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者高育欣, 余保英, 徐芬蓮, 葉海艷 申請人:中建商品混凝土成都有限公司