[发明专利]一种用于磷石膏基喷射成岩材料的促凝剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于磷石膏基喷射成岩材料的促凝剂，以海藻酸钙的三维网状结构为载体，以硫酸锂作为加速结晶调节剂，采用过饱和结晶方法，制备海藻酸钙/硫酸锂复合凝胶材料，并将其应用于磷石膏基喷射成岩材料的快速固化。本发明所述促凝剂，可在不影响磷石膏基材料流动性的前提下，促进浆体快速固化；有效解决磷石膏基材料依赖传统缓凝剂实现高流态后又难以完成快速固化之间的矛盾；且涉及的制备方法简单、操作方便、成本较低，对扩展磷石膏的应用领域、实现大规模资源化利用有着重要意义。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种适用于磷石膏基喷射成岩材料的促凝剂及其制备方法。

背景技术

磷石膏是生产湿法磷酸时产生的副产物。据统计，目前中国磷石膏累计堆存量达到4亿。2018年中国磷石膏产生量为7800万吨，利用量为3100万吨，综合利用率约为40％。目前，中国磷石膏年新增堆存量仍然较大，环保压力和安全风险较大，严重制约了磷化工企业的健康可持续发展。我国磷石膏的生产及排放主要集中在云、贵、川、渝、鄂等地，位置相对偏远，经济发展相对滞后。这些地区及周边市场对磷石膏产品市场需求有限，导致磷石膏只能大量堆存。而将磷石膏应用于充填、道路路基、道路抢修工程中，若能成功解决需要克服的问题，可以为磷石膏的大规模资源化利用提供重要途径。

为了节省人力，加快工程工期，加速磷石膏利用，已出现研究将磷石膏基胶凝材料采用喷射成岩的技术。而在此技术中，对胶凝材料的流动度要求很高，常常需要加入缓凝剂来实现高流态泵送与喷射。但这将不得不导致胶凝材料在喷射完成后难以实现快速固化等问题，严重制约其在快速充填和抢修工程中的应用。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种适用于磷石膏基喷射成岩材料的促凝剂，将其应用于磷石膏基浆体进行喷射后，可逐渐释放快速固化组分，并在快速固化组分和解离的凝胶载体的综合作用下，促进磷石膏基材料快速固化，达到快速成岩的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种用于磷石膏基喷射成岩材料的促凝剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将海藻酸钠与水混合均匀，制备海藻酸钠(SA)溶液；

2)在加热搅拌条件下，将锂盐溶液注入SA溶液中，得到复合凝胶液I；

3)向复合凝胶液I中引入钙源，然后加入甘油，进行加热搅拌处理，得到复合凝胶液II；

4)对所得复合凝胶液II进行蒸发处理，使水分蒸发，形成海藻酸钙凝胶载体，并将锂盐结晶于复合凝胶液II内部，得复合凝胶；

5)待水分蒸干后，将所得复合凝胶进行破碎成粉末，过筛，即得所述用于磷石膏基喷射成岩材料的促凝剂。

上述方案中，所述海藻酸钠溶液的浓度为0.02-0.03g/mL。

上述方案中，步骤2)中所述加热搅拌条件采用的温度为30-40℃；搅拌处理时间为0.5-1h。

上述方案中，步骤3)中所述加热搅拌条件采用的温度为55-60℃；搅拌处理时间为2-2.5h。

优选的，所述钙源选用碳酸钙；所述锂源选用硫酸锂。

上述方案中，所述锂源溶液的浓度为0.04-0.06g/mL。

上述方案中，所述海藻酸钠、钙源、锂源的质量比为(2-3):(1-2):(4-6)。

上述方案中，所述甘油海藻酸钠的质量比为1:(0.5-2)。

优选的，所述甘油与海藻酸钠比例为1:1。

上述方案中，所述蒸发处理温度为40-80℃。

优选的，所述蒸发处理温度为40-50℃。