專利名稱：作水泥緩凝劑的磷石膏的改性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水泥生產(chǎn)用緩凝劑的磷石膏的改性方法。
目前水泥生產(chǎn)中需要的緩凝劑主要采用天然石膏。作為濕法萃取生產(chǎn)磷酸的副產(chǎn)物磷石膏中主要有害物為水溶性磷酸鹽及少量有機(jī)雜質(zhì)，可溶性磷酸鹽妨礙水泥水化，同時(shí)酸性物與水泥中的堿性物反應(yīng)，增大水泥的泌水現(xiàn)象，導(dǎo)致水泥強(qiáng)度偏低，凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。使磷石膏改性后加以利用就可以擴(kuò)大水泥生產(chǎn)緩凝劑的原料源。目前世界上已有一些對(duì)磷石膏的改性方法，主要有1.水力旋流法洗滌磷石膏，排除可溶性酸性物，以及其中的有機(jī)雜質(zhì)成份，如歐州專利EU10，027，該方法耗水量大，并存在排放污染問題，如果進(jìn)行廢水處理，則要增大投資和成本，洗滌后的石膏還要烘干，能耗較大，經(jīng)濟(jì)性差。
2.加熱分選法這種方法是先加熱，再分離雜質(zhì)，如排除氧化鈣等，參見美國(guó)專利USB366，402，該方法分選困難，分選量大也不可取。
3.加熱中和法見日本專利16，793/72，先使磷石膏加熱，破壞有機(jī)雜質(zhì)，燒制過的磷石膏再與含有中和性物質(zhì)的料漿混合水化，中和性物質(zhì)如Ca(OH)2、Mg(OH)2、Fe(OH)3及水淬礦渣等，目的是使中和性物質(zhì)與磷石膏中的可溶性有害成分化合，料漿與加熱后磷石膏摻拌均勻，才有較好中和較果。但該專利要求配制濃度為5%的料漿，加水入量應(yīng)嚴(yán)格控制，否則將導(dǎo)致磷石膏含水量過多而影響其使用，然而水少又不易混合均勻，難免影響中和效果。另外其中和反應(yīng)在常溫下進(jìn)行中和反應(yīng)速度較慢。
本發(fā)明的目的在于提供一種能直接采用天然礦物或/和工業(yè)廢渣作為磷石膏的改性劑的方法。達(dá)到生產(chǎn)改性磷石膏工藝簡(jiǎn)單、成本降低、廢物利用的目的。
本發(fā)明所采用的磷石膏的改性劑是化學(xué)成分屬鋁硅酸鹽，并具有化學(xué)反應(yīng)活性的天然礦物(如鈣基膨潤(rùn)土)或/和化學(xué)成份屬鋁硅酸鹽，并具有化學(xué)反應(yīng)活性的工業(yè)廢渣。
膨潤(rùn)土富含蒙脫石，主要化學(xué)成份為含水鋁硅酸鹽，蒙脫石因結(jié)構(gòu)單元層內(nèi)陽離子異價(jià)質(zhì)同像置換，使結(jié)構(gòu)單元層內(nèi)的電荷沒有達(dá)到中和狀態(tài)，而具有陽離子交換性，并且還具有吸水性、粘結(jié)性、膨脹性、穩(wěn)定性等多種性能。在加熱條件下，磷石膏中的酸性物活化了蒙脫石，使其陽離子交換性能進(jìn)一步提高，從而具有更強(qiáng)的中和性能。由于膨潤(rùn)土的加入也增大了磷石膏中SO3的溶解度，提高了緩凝效果，對(duì)水泥水化物形成較致密的晶體，因而水泥的抗壓度比天然石膏為緩凝劑的強(qiáng)度有所提高。下表為改性磷石膏、原狀磷石膏、天然石膏在石灰乳中的溶解度(可溶CaSO4含量)
以水淬礦渣為磷石膏改性劑時(shí)。礦渣中的堿性氧化物與磷石膏中游離酸性物在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)。迅速生成磷酸鹽、硫酸鹽、有機(jī)復(fù)合鹽等。礦渣改性劑的加入在排除酸性物的同時(shí)，有利于水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行，因而使水化物形成致密的結(jié)晶，使水泥強(qiáng)度有明顯提高。
以化學(xué)成份屬鋁硅酸鹽，并具有化學(xué)反應(yīng)活性的天然礦物或/和工業(yè)廢渣作為改性劑，凡是在常溫下與磷石膏拌合物時(shí)會(huì)釋放出大量H2S、SO3、CO2和H2O等氣體和水汽，其紅外光譜類同附

圖1、附圖2。均屬本發(fā)明用作磷石膏改性劑的范疇，如膨潤(rùn)土或水淬礦渣在常溫下與磷石膏拌合均具有上述特性，其紅外光譜為圖1及圖2。
具體方法是在一份原狀磷石膏中加入重量為磷石膏10-30%的上述改性劑物料、充分混合均勻，以粉狀或具有一定形狀的干物料、加熱到100-200℃，保溫0.5-1.5小時(shí)，然后自然冷卻到常溫，即可制成各項(xiàng)指標(biāo)合格的水泥生產(chǎn)用緩凝劑，在上述改性過程中，磷石膏中的可溶性P2O5和有機(jī)質(zhì)與鋁硅酸鹽充分反應(yīng)，形成較穩(wěn)定的化合物。經(jīng)處理后的磷石膏即可代替天然石膏作為緩凝劑。直接用于水泥生產(chǎn)。
本發(fā)明與日本專利16，793/73相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1.改性劑可以使用粉狀物料，用量為磷石膏的10-30%，摻入比例大，容易混合均勻。
2.中和反應(yīng)在加熱條件下進(jìn)行，反應(yīng)效率高。
3.用膨潤(rùn)土改性的磷石膏在堿性石灰漿中的溶解度增大，其緩凝效果增強(qiáng)，因而可減少改性磷石膏在水泥中的投用量。
4.工藝簡(jiǎn)單，便于控制。
圖1是膨潤(rùn)土常溫下與磷石膏拌合時(shí)產(chǎn)生氣體的紅外光譜。
圖2是礦渣常溫下與磷石膏拌合時(shí)產(chǎn)生氣體的紅外光譜。
圖3是磷石膏改性工藝流程框圖實(shí)施例1在85份磷石膏中加入15份鈣基膨潤(rùn)土，加熱到100℃保溫1小時(shí)，處理前后水溶性P2O5和SO3含量如下
實(shí)施例2.
在90份磷石膏中加入10份粒度為200目的水淬礦渣粉，加熱到200℃，保溫1小時(shí)，處理前后磷石膏水溶性P2O5和SO3含量對(duì)比如下
注1.ML.-嚴(yán)重泌水2.M廠生產(chǎn)的熟料是磷渣礦化劑燒制的熟料
上述說明書表中水泥試樣編號(hào)含義說明(按漢語拼音首字)如KSP1、MSP5-2、KT7……其中K.M.-分別為水泥廠代碼SP4.SP1-膨潤(rùn)土改性磷石膏SP5-2、SP5-3-礦渣改性磷石膏T5、T6、T7-天然石膏。
L-未改性干磷石膏。
權(quán)利要求
1.一種作水泥生產(chǎn)緩凝劑的磷石膏的改性方法，其特征在于用一份磷石膏與重量為磷石膏10-30%的粒度200目的改性劑粉料充分拌勻，成為粉狀或具有一定形狀的物料，然后加熱到100-200℃，保溫0.5-1.5小時(shí)，自然冷卻到常溫，即可制成，經(jīng)改性使各項(xiàng)指標(biāo)合格的水泥生產(chǎn)用緩凝劑。
2.如權(quán)利要求1所述的水泥生產(chǎn)用緩凝劑的磷石膏的改性方法，其特征在于所使用的改性劑是化學(xué)成份屬于鋁硅酸鹽類并具有化學(xué)反應(yīng)活性的天然礦物或/和化學(xué)成份屬于鋁硅酸鹽類的工業(yè)廢渣。
3.如權(quán)利要求1、2所述的作水泥緩凝劑的磷石膏的改性劑，其特征在于所述的改性劑即化學(xué)成份屬于鋁硅酸鹽類的天然礦物或/和工業(yè)礦渣在常溫下與磷石膏拌合時(shí)會(huì)釋放大量H2S、CO2、SO3氣體和水汽，其紅外光譜類同附圖1、2。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種作水泥生產(chǎn)用緩凝劑的磷石膏的改性方法。用磷石膏加入一種天然礦物或工業(yè)廢渣，經(jīng)加熱、保溫、冷卻后即可用作水泥生產(chǎn)的緩凝劑，該緩凝劑可以提高水泥的緩凝效果及抗壓強(qiáng)度等物理性能。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，就地取料，降低成本，廢物利用。
文檔編號(hào)C04B22/00GK1037324SQ8810260
公開日1989年11月22日 申請(qǐng)日期1988年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月30日
發(fā)明者馬蕓仙, 鐘伯明, 曹啟華 申請(qǐng)人:昆明市建筑材料科學(xué)研究所, 云南磷肥廠