[发明专利]一种供3D打印的磷石膏增材及其应用

说明书

本发明公开了一种供3D打印的磷石膏增材及其应用，所述磷石膏增材包括下列重量份原料：磷石膏0‑100份，镁砂100份，磷酸盐0‑100份，镁盐0‑170.4份，外加剂0.5‑15.5份，干冰5‑20份，水占磷石膏和镁砂总质量的质量比为1:1‑1:6，本发明将磷石膏作为供3D打印的胶凝材料，进一步提高磷石膏的资源化利用技术水平和效能，同时扩大了磷石膏的利用范围，通过镁砂和干冰的使用，解决了磷石膏制备胶凝材料需要清洗、中和、烘干、煅烧和粉磨等复杂工艺、制品干裂、能耗高且性能不稳定等技术难题，具有生产工艺简单，有效降低生产成本的优点。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种供3D打印的磷石膏增材及其应用。

背景技术

随着我国农业发展，对磷肥需求有较大增长，我国2017年磷肥产量比2000年增长147％。 磷酸是生产磷肥的最主要化工原料，我国90％的磷酸是通过湿法工艺进行制备；该工艺每生产 1t磷酸，就会产生4.5～5t磷石膏。磷石膏为直径5～50μm的灰黑色和灰白色固体废弃物颗粒， 含结晶水20％～25％，主要成分为二水硫酸钙，还含有未完全分解的磷矿、残余的磷酸、氟化物、 酸不溶物、有机质等。大量磷石膏随意排放堆积，造成土地资源浪费，严重污染地下水资源。2016 年印发《土壤污染防治行动计划》，明确指出加大对工业废弃物如磷石膏的处理。

磷石膏属于一种应变软化材料，水平层内的透水性能比层间的透水性能差，且在水中的溶解 度极小，随着温度的升高溶解度下降。因此，磷石膏的胶凝性低于天然石膏，粘滞性和流动性也 比天然石膏差，并且凝结时间长，有一定的腐蚀性。因此，磷石膏很难直接作为建筑石膏进行资 源化利用。

目前，磷石膏综合利用途径之一是利用磷石膏制备胶凝材料(如专利CN101265068A、 CN101138863A、CN102850081B、CN110436869A)，将其用于生产石膏板、粉刷石膏和水泥缓 凝剂等建筑材料。但磷石膏制备胶凝材料存在以下问题：(1)需要对磷石膏进行清洗、中和、烘 干、煅烧和粉磨，需放置3～5天，生产工艺复杂、能耗高；(2)磷石膏胶凝材料制品容易开裂； (3)虽有可生产形状复杂且无模板支撑的3D打印磷石膏制品，但缺少与之配套的养护系统。

发明内容

本发明提供一种供3D打印的磷石膏增材及其应用，以至少解决现有技术中磷石膏不能直接 利用，制备胶凝材料存在生产工艺复杂、制品容易开裂、能耗高，缺少适合磷石膏3D打印增材 养护方法等问题。

本发明公开了一种供3D打印的磷石膏增材，所述磷石膏增材包括下列重量份原料：磷石膏 0□100份，镁砂100份，磷酸盐0 100份，镁盐0 170.4份，外加剂0.5 15.5份，干冰5 20份，水占磷石膏和镁砂总质量的质量比为1:1□1:6。

进一步的，所述镁砂为轻烧氧化镁、重烧氧化镁中的一种或两种，所述镁砂的平均粒径为 65nm 190nm，所述镁砂的比表面积为32m²/g 92m²/g。

更进一步的，所述轻烧氧化镁中的氧化镁含量为88.6％ 97.2％，所述轻烧氧化镁中的活性 氧化镁含量为64.3％ 76.0％。

所述重烧氧化镁中的氧化镁含量为83.2％ 98.0％，所述重烧氧化镁中的活性氧化镁含量为 8.3％ 41.8％。

进一步的，所述磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵中的一种或两种；

所述磷酸盐的含量为98％；

所述磷酸盐的细度为45μm 90μm。

进一步的，所述镁盐为七水硫酸镁、六水氯化镁中的一种或两种；所述镁盐细度为48μm 75μm；

所述七水硫酸镁的含量为98％，所述六水氯化镁的含量为44％46％。