[发明专利]一种多尺度固废改性的磷建筑石膏复合胶凝材料

说明书

本发明提供一种多尺度固废改性的磷建筑石膏复合胶凝材料，其原料按重量份数计，包括：磷建筑石膏60～70份，电石渣2～5份，钢渣5～15份，高炉镍渣10～25份，超细矿渣5～10份，缓凝剂0～0.1份，减水剂0.2～0.4份，保水剂0～0.05份。本发明以磷建筑石膏为主要原料，并掺入电石渣、钢渣、高炉镍渣和超细矿渣对其进行改性，利用固废的碱性作用与磷石膏中的可溶性磷、氟等杂质发生反应生成难溶性沉淀，对磷石膏中的有害杂质进行固化；通过不同尺度固废的水化活化作用及颗粒效应，有效提高多种固废利用率，在实现了多种固废的协同处置和资源化利用的同时，该磷建筑石膏复合胶凝材料还具备优异的力学性能和耐水性能，为磷石膏的大规模资源化利用提供了性能优异的胶材体系。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种多尺度固废改性的磷建筑石膏复合胶凝材料。

背景技术

磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其组分主要是二水硫酸钙。每生产1吨磷酸，就会产生4.5-5吨磷石膏。由于磷石膏中含有磷、氟、有机物、重金属及放射性等有害杂质，目前缺乏有效的预处理技术消除上述杂质所带来的影响，故以磷石膏为原料制备的产品并不多见。现阶段，我国的磷石膏利用率不足10％，磷石膏堆放量逐年递增，近几年每年新增超7000万吨，这不仅占用了大量的土地资源，还会造成严重的环境问题，最终危害人类健康和生态系统的平衡。基于此，研究和开发一种能够对磷石膏进行有效利用的方法，提高固废材料的利用率，从而实现为对资源的循环使用及对环境的保护，是亟需解决的技术问题。

中国专利CN202010896686.2公开了一种电石渣改性磷石膏制备纯净硫酸钙须晶方法。它是由以下原料制成：磷石膏粉体与电石渣粉体的质量比为100:5-25，有机溶剂与水的质量比为1:1，缓凝剂为重量百分比的0.1-0.3，减水剂为重量百分比的0.1-0.5。该方法在室温条件下充分利用磷固废和电石渣制备无水硫酸钙须晶，结合湿磨工艺溶出磷石膏和电石渣的杂质，并利用有机物和水除去，再经过简单加长和晶体增长，获得纯度较高硫酸钙，进而制备获得无水硫酸钙须晶。然而，上述专利存在着加入的掺合料过于单一的问题，导致水化活性低，产品强度不高等问题。

中国专利CN202010530908.9公开了一种高强耐水型磷石膏复合胶凝材料及其制备方法，将固硫灰渣、煤气化渣等工业固废改性磷建筑石膏，制备出绿色环保、低成本高强耐水型磷石膏复合胶凝材料。然而，上述专利中用到的固硫灰渣中硫含量较高(以SO₃计可达10％)，易造成体积安定性不良，从而限制了其建材资源化利用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种多尺度固废改性的磷建筑石膏复合胶凝材料，该胶凝材料以磷建筑石膏为主要原料，配合多种不同尺度固废原料对磷石膏进行改性，具有力学强度高、耐水性能好等优势。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：提供一种多尺度固废改性的磷建筑石膏复合胶凝材料，其原料按重量份数计，包括：

磷建筑石膏60～70份，电石渣2～5份，钢渣5～15份，高炉镍渣10～25份，超细矿渣5～10份，缓凝剂0～0.1份，减水剂0.2～0.4份，保水剂0～0.05份；所述超细矿渣由粒化高炉矿渣经湿法研磨制得，所述超细矿渣粒径为0.5～2μm。

在本发明中，以磷建筑石膏为主要原料，以电石渣、钢渣、高炉镍渣和超细矿渣四种固废原料为掺合料，其中，原料中的电石渣的主要成分为氢氧化钙和氧化钙，这两者占到70％左右；钢渣中氧化钙含量为40-60％，遇水也会生成具有强碱性的氢氧化钙，从而提供一种能够充分发挥“碱性作用”的溶液环境。原料中的高炉镍渣具有大量玻璃体，其经过破碎后具有一定的胶凝性；此外，镍渣表面多孔，可以与其他粉料相结合，进而显著降低了制备成本。