[发明专利]一种磷石膏矿渣基水泥的制备方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及水泥材料制备，尤其涉及一种磷石膏矿渣基水泥的制备方法。

背景技术

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。

背景技术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。这三点应该是本发明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。

发明内容

本发明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，本发明采用的技术方案是：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；