一種用于水泥基材料的磷渣微粉制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及建筑材料領域，確切地說是一種用于水泥基材料的磷渣微粉制備方法。
【背景技術】
[0002]磷渣是電爐法制備黃磷時的工業副產品，在黃磷制備過程中，利用焦炭和硅石作為還原劑和成渣劑，使磷礦石中的鈣和二氧化硅化合，形成以硅酸鈣為主要成分的熔融爐渣，將之排出后，經淬冷成粒，即為粒化電爐磷渣，簡稱磷渣。主要化學成分為CaO和S12(約占80%以上)，同時還含有少量的A1203、P2O5和CaF 2等成分。每生產I噸黃磷就會排出8-10噸磷渣。目前，我國磷渣的排放量較大，以現有黃磷生產能力計，磷渣的年排放量達到1500萬噸以上，且大部分集中在我國云南、貴州和四川等省區，利用率不高，至今累計堆放量已達8000萬噸。若磷渣任意排放和露天堆放，不僅占用大量土地，而且磷渣中的？205及其它有害元素會在雨水的沖淋下滲入地下，造成土壤污染及地下水污染。因此，磷渣的綜合利用是當前社會發展急需解決的問題。
[0003]水泥混凝土作為當前世界上用量最大的建筑材料，工業廢渣的消納與利用是水泥及混凝土產業實現可持續發展的必由之路，同時也為生態環境的改善提供了有效途徑。磷渣具有良好的潛在水硬性，能改善水泥混凝土性能。因而，當前關注磷渣在水泥及混凝土中的推廣與應用，具有重要的社會和經濟意義。但摻磷渣后水泥混凝土的凝結時間延長、早期強度有所降低等問題限制了其在水泥基材料中的廣泛應用。
[0004]目前，人們多從機械粉磨、化學激發、復摻其它礦物摻合料等技術途徑來解決此問題。如中國發明專利申請號CN201210484762.4公布了 “一種磷渣超微粉的制備方法”，采用機械粉磨提高其活性，但無法有效消除磷渣中P2O5對水泥混凝土性能的不利影響。申請號CN02114132.0公布了 “磷渣活化改性劑”，選用選用鈣、鎂、鋇的氧化物、氫氧化物、氯化物、硝酸鹽中的一種或幾種配伍，作為沉淀劑，在磷渣中加入沉淀劑，將磷渣中的緩凝組份轉化為難溶性沉淀成為填料組份，消除磷渣的緩凝、緩強作用。但會增加實際應用過程中的操作復雜性，另外活化改性劑中的氯化物可能會引起結構混凝土的鋼筋銹蝕。申請號CN201210571526.6公布了 “一種改性磷渣微粉及其應用”、CN201210207921.6公布了“一種復合磷渣粉的制造方法”和CN201310518173.8公布了“一種磷渣粉活性復合激發劑及其使用方法”，三項專利均選擇了硫酸鹽作為激發劑，但該物質對水泥混凝土抗硫酸鹽侵蝕不利。申請號CN201510108287.4公布了“一種高活性復合磷渣粉的制備方法”，此方法首先對粒化磷渣采用石灰中和預處理1~2天，然后復合硅鋁質材料和助磨劑，再機械粉磨。但長時間石灰中和預處理，不僅會腐蝕磷渣中的玻璃體，降低其潛在膠凝性，而且也增加了制備工藝，增加了經濟成本。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于解決現有技術的問題，提供一種磷渣微粉的制備方法。
[0006]上述目的通過以下方案實現:
一種用于水泥基材料的磷渣微粉制備方法，其特征在于:將黃磷電爐實時產生的熔融磷渣直接排入摻有功能調節劑的水溶液中進行水淬浸泡處理后，送入電烘干機烘干，然后進入立磨設備進行粉磨，制得磷渣微粉。
[0007]所述的一種用于水泥基材料的磷渣微粉制備方法，其特征在于:所述的功能調節劑水溶液由甲酸鈣溶液、氫氧化鈣溶液中的一種或二種配伍而成；甲酸鈣溶液的濃度控制在1%?5%，氫氧化I丐溶液的濃度控制為飽和溶液。
[0008]所述的一種用于水泥基材料的磷渣微粉制備方法，其特征在于:所述水淬浸泡處理的浸泡時間控制在0.5h?3.0h，浸泡溫度控制在50°C?95°C。
[0009]所述的一種用于水泥基材料的磷渣微粉制備方法，其特征在于:所述磷渣顆粒在電烘干機中烘干溫度范圍控制在300°C?400°C，烘干后原料的含水率低于1.0%。
[0010]所述的一種用于水泥基材料的磷渣微粉制備方法，其特征在于:所得的磷渣微粉的比表面積不小于400m2/kg，篩余量不大于8%。
[0011]本發明的有益效果為:該方法采用區別于在機械粉磨磷渣過程中添加活化改性劑或活性激發劑等傳統方法在于，直接將黃磷電爐實時產生的熔融磷渣排入摻有功能調節劑的水溶液中進行水淬浸泡處理，利用功能調節劑水溶液中的鈣離子結合磷渣中引起水泥基材料緩凝的組分，形成難溶性沉淀物；浸泡在功能調節劑水溶液中的磷渣顆粒表面均勻附著上甲酸鈣/氫氧化鈣，將有助于激發摻有磷渣水泥基材料的早期水化活性。有效解決了摻有磷渣粉水泥基材料的緩凝和早期強度低等問題，簡化了制備工藝，提高了磷渣微粉在水泥基材料中的利用率。
【具體實施方式】
[0012]實施例1，將黃磷電爐實時產生的熔融磷渣直接排入摻有為3%甲酸鈣的水溶液中進行水淬浸泡處理2h后(浸泡溫度為50°C?95°C )，送入電烘干機烘干，然后進入立磨設備進行粉磨，制得比表面積為410m2/kg的磷渣微粉，作為混合材料或摻合料對水泥基材料凝結時間無影響，其3天和28天的活性指數分別為80%和93%。
[0013]實施例2，將黃磷電爐實時產生的熔融磷渣直接排入摻有為3%甲酸鈣的飽和石灰水溶液中進行水淬浸泡處理2h后(浸泡溫度為50°C?95°C )，送入電烘干機烘干，然后進入立磨設備進行粉磨，制得比表面積為410m2/kg的磷渣微粉，作為混合材料或摻合料對水泥基材料凝結時間無影響，其3天和28天的活性指數分別為83%和95%。
【主權項】
1.一種用于水泥基材料的磷渣微粉制備方法，其特征在于:將黃磷電爐實時產生的熔融磷渣直接排入摻有功能調節劑的水溶液中進行水淬浸泡處理后，送入電烘干機烘干，然后進入立磨設備進行粉磨，制得磷渣微粉。2.根據權利要求1所述的一種用于水泥基材料的磷渣微粉制備方法，其特征在于:所述的功能調節劑水溶液由甲酸鈣溶液、氫氧化鈣溶液中的一種或二種配伍而成；甲酸鈣溶液的濃度控制在1%?5%，氫氧化I丐溶液的濃度控制為飽和溶液。3.根據權利要求1所述的一種用于水泥基材料的磷渣微粉制備方法，其特征在于:所述水淬浸泡處理的浸泡時間控制在0.5h?3.0h，浸泡溫度控制在50°C?95°C。4.根據權利要求1所述的一種用于水泥基材料的磷渣微粉制備方法，其特征在于:所述磷渣顆粒在電烘干機中烘干溫度范圍控制在300°C?400°C，烘干后原料的含水率低于1.0%。5.根據權利要求1所述的一種用于水泥基材料的磷渣微粉制備方法，其特征在于:所得的磷渣微粉的比表面積不小于400m2/kg，篩余量不大于8%。
【專利摘要】本發明公開了一種用于水泥基材料的磷渣微粉制備方法。選用甲酸鈣、氫氧化鈣中的一種或二種配伍，作為功能調節劑，其制備方法如下：將黃磷電爐實時產生的熔融磷渣直接排入摻有功能調節劑的水溶液中進行水淬浸泡處理后，送入電烘干機烘干，然后進入立磨設備進行粉磨，制得成品。功能調節劑水溶液中的鈣離子結合磷渣中引起水泥基材料緩凝的組分，形成難溶性沉淀物；浸泡在功能調節劑水溶液中的磷渣顆粒表面均勻附著上甲酸鈣/氫氧化鈣，將有助于激發摻有磷渣水泥基材料的早期水化活性。該方法相對于在機械粉磨磷渣過程中添加活化改性劑或活性激發劑等傳統方法，簡化了制備工藝，有效解決了摻有磷渣粉水泥基材料的緩凝和早期強度低等問題。
【IPC分類】C04B5/00
【公開號】CN105130216
【申請號】CN201510509804
【發明人】王愛國, 鄧敏, 孫道勝, 李兵, 劉開偉, 周婷婷, 湯金輝
【申請人】安徽建筑大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月19日