[发明专利]一种铁系磷酸盐水泥

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁系磷酸盐水泥，属于建筑材料技术领域。

背景技术

磷酸盐水泥，是利用碱土金属氧化物与磷酸或酸式磷酸盐发生化学反应而获得的一种具有胶凝性的材料体系，研究较为成熟的是磷酸镁水泥，又称为化学结合磷酸镁陶瓷，通常由磷酸二氢铵、磷酸二氢钾等酸式磷酸盐、氧化镁粉、缓凝剂及掺合料等制备而成，在水相介质下可以快速发生反应形成具有类似陶瓷体结构；具有高强、快凝、抗盐抗冻性、耐磨性及而酸腐蚀性等优良性能，适合于道路、机场、高温炉等快速修补。

对于磷酸镁水泥的制备其主要原料为氧化镁，成本较高，另外为了控制氧化镁的反应活性以减慢其凝固速度，通常必须使用经过1200℃高温煅烧的重烧氧化镁，能耗非常高，即使如此，其凝固时间仍难以有效控制，施工性能差，材料放热量高，不利于高温及大面积施工，因此为了达到合适的凝固速度，还需要添加一定量的硼酸盐类缓凝剂，导致整个制备过程成本过高，严重制约了此类胶凝材料的推广应用。如果能够找到一种价格低廉的富含碱土金属氧化物的原料替代氧化镁，既可以降低此类材料的制备成本，又可以实现固体废弃物资源化，具有一定的环境效益和社会效益，此类技术的开发，将很大程度地拓宽磷酸盐体系胶凝材料的市场及应用前景。

发明内容

本发明的目的是利用富含铁氧化物废渣、其它工业废渣为原料，与酸式磷酸盐反应制备凝固速度适中、高强、后期强度稳定的铁系磷酸盐水泥，该铁系磷酸盐水泥由粒度为1～100μm的以下原料制成，各原料及其含量为：酸式磷酸盐100重量份，富含铁氧化物废渣400-800重量份，调凝材料3-6重量份，其它工业废渣10-30重量份，水15-200重量份。

本发明所述的酸式磷酸盐为磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二铵、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠中的一种或两种以上的混合物。

本发明所述调凝材料为硼酸、硼砂中的一种或两种的混合物。

本发明所述其它工业废渣所述其它工业废渣为铝氧化物或者钙氧化物不低于20%的富铝工业废渣或者富钙工业废渣，如粉煤灰、矿渣等富铝、钙质工业废渣，添加到体系中可改善浇注过程中材料的塑性，也可起到部分缓凝作用。

本发明所述富含铁氧化物废渣为含铁氧化物不低于30%的废渣，如铜渣、赤泥等。

本发明所述铁系磷酸盐水泥按常规方法制备得到：先将富含铁氧化物废渣及其它工业废渣烘干、破碎、粉磨至180目，然后称取酸式磷酸盐和调凝材料，将几种固相物料混合均匀后，添加水后放于胶砂搅拌机中搅拌均匀，就可以用于浇注成型，完全凝固后脱模，养护至一定龄期即可使用。

可以在30min～4h灵活调节其凝固时间，改善铁系磷酸盐胶凝材料的微观结构特性，大幅提高其后期强度的稳定性。

富含铁氧化物废渣主要指铜渣、赤泥等；此类废渣需经干燥、破碎、粉磨、活化及热处理等预处理工序；所述的铜渣是炼铜过程中排放的一种有色金属废渣，含30-60%的FeO，其主要矿物相为铁橄榄石；赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，含Fe₂O₃量30-60%。

本发明所述成型方式可以为浇注成型，也可以为压制成型，本发明所述铁系磷酸盐水泥可用于机场、道路、锅炉等的快速修补，还可适用于重金属元素的高效固化/稳定化处理，同时与纤维、粗骨料等增强材料混合可制备高强、快凝结构材料。

本发明的有益效果为：

（1）本发明所述铁系磷酸盐水泥，相比于镁系磷酸盐水泥，材料的制备反应过程更为温和，其可施工性更强、后期强度稳定性更好；

（2）由于本发明采用的主要原料为铜渣、赤泥等工业废渣，因此不但大大降低了生产成本，同时实现的固体废渣的综合利用；

（3）本发明在铁系磷酸盐水泥中含有粉煤灰、矿渣等富铝、钙质工业废渣，不仅可以起到调节胶凝材料体系的塑性的作用，同时也具有一定的缓凝作用；

（4）对于铜渣等有色冶炼废渣中含有一定量的Pb、Cr、Cd等重金属离子，在自然堆放过程中，雨淋、水浸都会对水体造成重金属污染，而目前对此类重金属离子的固化/稳定化处理技术，效果较好的是磷酸盐材料固化处理技术，故利用铜渣等工业废渣制备磷酸盐水泥，既可以实现固体废渣的综合利用，也可以实现以废治污。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是实施例3铁系磷酸盐水泥XRD图；

图3是实施例3铁系磷酸盐水泥SEM图。

具体实施方式