专利名称：一种磷渣超硫酸盐水泥及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种超硫酸盐水泥及其制备方法，具体涉及一种磷渣超硫酸盐水泥及其制备方法。
背景技术：
超硫酸盐水泥是一种由75 85%的矿渣，10 20%硫酸盐类及1 5%的碱性成分，共同粉磨或分别粉磨再混合而制得的水硬性胶凝材料，是一种新型的在能耗和减少空气污染等诸多方面都优于普通硅酸盐水泥的胶凝材料。但由于矿渣对水泥、混凝土的性能特别是力学性能、耐久性能贡献的逐步被认识，作为高活性掺合料在各种工程结构中得到了广泛的应用，矿渣正日益成为一种稀缺的资源，限制着其在水泥行业尤其是超硫酸盐水泥行业的大量应用及推广。《钢渣超硫酸盐水泥及其制备方法》、《镍铬铁合金渣超硫酸盐水泥及其制备方法》·等发明中公开了钢渣、镍铬铁合金部分或全部取代矿渣制备超硫酸盐水泥的物理性能及力学性能，但是该类发明并没有对粒化电炉磷渣(简称磷渣)取代矿渣制备超硫酸盐水泥做任何说明，也未对工业废石膏如脱硫石膏、磷石膏做任何处理，直接应用工业废石膏制备的超硫酸盐水泥各龄期强度均较低，7d强度20MPa左右，28d强度为35MPa左右，强度较低，仅达到32. 5级水泥的要求，不利于超硫酸盐水泥的大量推广及应用。因此，在保证超硫酸盐水泥物理性能及力学性能的同时，寻求一种活性较好的工业废渣部分或全部地取代矿渣，对于超硫酸盐水泥的研究及推广应用具有重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种磷渣超硫酸盐水泥，其可以有效地降低超硫酸盐水泥的制备成本，充分利用来源丰富的磷渣资源；与此同时，本发明磷渣超硫酸盐水泥的硬化较快，初凝和终凝时间较短。为解决以上技术问题，本发明的技术方案是采用一种磷渣超硫酸盐水泥，所述磷渣超硫酸盐水泥包含有以下组分，各组分按重量份计30-50份电炉磷渣；25-50 份矿渣；10-20 份石膏；1-10 份辅料；1-10份碱性成分，所述碱性成分为至少一种选自水泥熟料和氢氧化钙。优选的，所述磷渣超硫酸盐水泥包含有以下组分，各组分按重量份计40-50份电炉磷渣；35-50 份矿渣；10-20 份石膏；3-6 份辅料；
5-10份碱性成分，所述碱性成分为至少一种选自水泥熟料和氢氧化钙。优选的，所述辅料为包含活性CaO、活性Al2O3、活性SiO2的掺合料。优选的，所述石膏为改性工业废石膏，所述改性工业废石膏为将工业废石膏经煅烧、碱性中和、浮选、水洗中任意一种处理所得。优选的，所述改性工业废石膏为至少一种选自改性脱硫石膏、改性磷石膏、改性柠檬酸石膏、改性氟石膏、改性盐石膏、改性味精石膏、改性铜石膏和改性钛石膏。与现有技术相比，本发明所述磷渣超硫酸盐水泥的原理如下本发明所述磷渣超硫酸盐水泥包含有以下组分，各组分按重量份计 30-50份电炉磷渣；25-50 份矿渣；10-20 份石膏；1-10 份辅料；1-10份碱性成分，所述碱性成分为至少一种选自水泥熟料和氢氧化钙。本发明所述磷渣超硫酸盐水泥将电炉磷渣、矿渣、石膏、辅料和碱性成分有效地组合，从而得到本发明所述成本较低，且硬化较快、初凝和终凝时间较短的磷渣超硫酸盐水泥。电炉磷渣来源丰富，将其应用于制备磷渣超硫酸盐水泥，电炉磷渣的量不宜过多，由于电炉磷渣含有较多的P2O5和F-等缓凝成分，因此电炉磷渣过多会导致所得磷渣超硫酸盐水泥硬化较缓慢，初凝和终凝时间较长；另外，电炉磷渣的量过少会导致所得超硫酸盐水泥矿渣用量较多，成本偏高；鉴于上述原因，本发明所述磷渣超硫酸盐水泥采用电炉磷渣和矿渣的重量比为30-50:25-50 ;更优选的，所述电炉磷渣和矿渣的重量比优选采用为30-40:35-50 ο本发明所述石膏的主要化学成分为硫酸钙，其可以是天然的二水石膏或者工业生产中经常产生的工业废石膏，包括脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、氟石膏、盐石膏、味精石骨、铜石骨和钛石骨等。本发明所述碱性成分为至少一种选自水泥熟料和氢氧化钙；所述水泥熟料为；本发明碱性成分采用水泥熟料和氢氧化钙中的任意一种或两种组合；水泥熟料和氢氧化钙均可以为本发明所述磷渣超硫酸盐水泥提供适当的碱性环境，避免酸性杂质对本发明所述的不良影响。本发明所述碱性成分的重量比例不宜过多，也不宜过少，所述电炉磷渣、矿渣、石膏、辅料以及碱性成分的重量比为30-50:25-50:10-20:1-10:1-10 ；更优选的，本发明所述电炉磷渣、矿渣、石膏、辅料以及碱性成分的重量比优选采用为40-50:35-50:10-20:3-6:5-10。本发明将电炉磷渣部分取代矿渣从而制备磷渣超硫酸盐水泥，从而不仅可以有效地利用好现有的丰富的电炉磷渣资源，还可以降低超硫酸盐水泥的制备成本，同时制备出的磷渣超硫酸盐水泥凝结硬化较快，初凝和终凝时间较短。进一步的，本发明所述磷渣超硫酸盐水泥优选采用所述磷渣超硫酸盐水泥中辅料为包含活性CaO、活性Al2O3、活性SiO2的掺合料，能够进一步的促进磷渣超硫酸盐水泥的硬化，缩短初凝和终凝时间。进一步的，本发明所述磷渣超硫酸盐水泥优选采用所述石膏为改性工业废石膏；工业废石膏是一种来源丰富，且成本较低的石膏资源；本发明优选采用上述实施方式可以有效地利用工业废石膏，同时具有一定的环保及节约成本的作用。所述改性工业废石膏为将工业废石膏经煅烧、碱性中和、浮选、水洗中任意一种处理所得。工业废石膏中某些杂质含量较多，尤其是其中的酸性杂质会对本发明磷渣超硫酸盐水泥产生不利的影响，鉴于上述原因，本发明优选将所述工业废石膏经过除杂后所得的改性工业废石膏作为本发明石膏的组分。本发明所述除杂方式为煅烧、碱性中和、浮选以及水洗四种方式中任意一种；可以有效地去除工业废石膏中酸性杂质，从而减少对本发明磷渣超硫酸盐水泥的不良影响。进一步的，本发明所述磷渣超硫酸盐水泥优选采用所述改性工业废石膏为至少一种选自改性脱硫石膏、改性磷石膏、改性柠檬酸石膏、改性氟石膏、改性盐石膏、改性味精石膏、改性铜石膏和改性钛石膏。本发明所述工业废石膏可以是现有的任何一种或几种工业石膏的种类，优选为至少一种选自改性脱硫石膏、改性磷石膏、改性檬酸石膏、改性氟石膏、改性盐石膏、改性味精石膏、改性铜石膏和改性钛石膏
本发明所述磷渣超硫酸盐水泥可以按照现有的超硫酸盐水泥的制备方法来制备，即将各组分混合粉磨即可。本发明所述磷渣超硫酸盐水泥还可采用本发明的制备方法进行制备，从而得到硬化更快、初凝和终凝时间更短的磷渣超硫酸盐水泥。本发明的另一个目的还在于提供一种所述磷渣超硫酸盐水泥的制备方法，所述磷渣超硫酸盐水泥的制备方法包含有以下步骤A、将电炉磷渣、矿渣混合粉磨至比表面积为460_500m2/kg的复合粉a;B、将石膏、辅料、碱性成分混合粉磨至比表面积为480_520m2/kg的复合粉b ； C、将复合粉a和b混合得所述磷渣超硫酸盐水泥。本发明所述磷渣超硫酸盐水泥的制备方法中将电炉磷渣、矿渣以及石膏、碱性成分等分别混合粉磨至一定的比表面积，然后将所得的复合粉a和复合粉b混合得所述磷渣超硫酸盐水泥。复合粉a的比表面积为460-500m2/kg，复合粉b的比表面积为480_520m2/kg，上述比表面积数值范围可以较好地提高所得磷渣超硫酸盐水泥的活性，且成本较易控制。进一步的，本发明所述磷渣超硫酸盐水泥的制备方法中优选采用所述C步骤中复合粉a和b混合得比表面积为480-500m2/kg的磷渣超硫酸盐水泥。本发明优选采用将所述磷渣超硫酸盐水泥制成比表面积为480-500m2/kg的水泥，所述比表面积数值范围内的磷渣超硫酸盐水泥在初凝和时间上均有一定的提高。
具体实施例方式为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。实施例I按照以下重量比称取各物质50份电炉磷渣；25份矿渣；10份二水石膏；I份辅料；
2份氢氧化钙。将称量所得的物质进行混合粉磨后得实施例I。实施例2按照以下重量比称取各物质50份电炉磷渣；50份矿洛；5份硬石膏和10份改性磷石膏；3份辅料；
3份水泥熟料。按照以下步骤制备实施例2A、将电炉磷渣、矿渣混合粉磨至比表面积为500m2/kg的复合粉a;B、将石膏、辅料、水泥熟料混合粉磨至比表面积为520m2/kg的复合粉b ；C、将复合粉a和b混合得所述磷渣超硫酸盐水泥。实施例3按照以下重量比称取各物质30份电炉磷渣；50份矿渣；20份改性脱硫石膏；4份辅料；10份氢氧化钙。将称量所得的物质进行混合粉磨后得实施例3。实施例4按照以下重量比称取各物质30份电炉磷渣；25份矿渣；10份改性磷石膏；5份辅料；10份水泥熟料。按照以下步骤制备实施例4A、将电炉磷渣、矿渣混合粉磨至比表面积为460m2/kg的复合粉a;B、将石膏、辅料、水泥熟料混合粉磨至比表面积为480m2/kg的复合粉b ；C、将复合粉a和b混合得所述磷渣超硫酸盐水泥。实施例5按照以下重量比称取各物质40份电炉磷渣；35份矿洛；10份改性脱硫石膏和3份改性氟石膏；7份辅料；5份水泥熟料和2份氢氧化钙。
按照以下步骤制备实施例5A、将电炉磷渣、矿渣混合粉磨至比表面积为460m2/kg的复合粉a;B、将改性脱硫石膏、改性氟石膏、辅料、水泥熟料、氢氧化钙混合粉磨至比表面积为520m2/kg的复合粉b ；C、将复合粉a和b混合得比表面积为480_50m2/kg的磷渣超硫酸盐水泥。将上述所得实施例1-5按国标规定方法制备净浆和胶砂式件，分别测试各实施例初凝时间和终凝时间及3天和28天的强度，所得结果列于表2和3中。表I为GB175-2007对42. 5级普通硅酸盐水泥物理力学性能要求。表I GB175-2007对42. 5级普通硅酸盐水泥物理力学性能要求
权利要求
1.一种磷渣超硫酸盐水泥，其特征在于所述磷渣超硫酸盐水泥包含有以下组分，各组分按重量份计 30-50份电炉磷渣； 25-50份矿渣； 10-20份石骨； 1-10份辅料；和 1-10份碱性成分，所述碱性成分为至少一种选自水泥熟料和氢氧化钙。
2.根据权利要求I所述的磷渣超硫酸盐水泥，其特征在于所述磷渣超硫酸盐水泥包含有以下组分，各组分按重量份计 30-40份电炉磷渣； 35-50份矿渣； 10-20份石骨； 3-6份辅料；和 5-10份碱性成分，所述碱性成分为至少一种选自水泥熟料和氢氧化钙。
3.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的磷渣超硫酸盐水泥，其特征在于所述辅料为包含活性CaO、活性Al2O3、活性SiO2的掺合料。
4.根据权利要求3所述的磷渣超硫酸盐水泥，其特征在于所述石膏为改性工业废石膏，所述改性工业废石膏为将工业废石膏经煅烧、碱性中和、浮选、水洗中任意一种处理所得。
5.根据权利要求4所述的磷渣超硫酸盐水泥，其特征在于所述改性工业废石膏为至少一种选自改性脱硫石膏、改性磷石膏、改性柠檬酸石膏、改性氟石膏、改性盐石膏、改性味精石膏、改性铜石膏和改性钛石膏。
6.一种权利要求I所述的磷渣超硫酸盐水泥的制备方法，其特征在于所述磷渣超硫酸盐水泥的制备方法包含有以下步骤 A、将电炉磷渣、矿渣混合粉磨至比表面积为460-500m2/kg的复合粉a; B、将石膏、辅料、碱性成分混合粉磨至比表面积为480-520m2/kg的复合粉b; C、将复合粉a和b混合得所述磷渣超硫酸盐水泥。
7.根据权利要求6所述的磷渣超硫酸盐水泥的制备方法，其特征在于所述C步骤中复合粉a和b混合得比表面积为480-500m2/kg的磷渣超硫酸盐水泥。
全文摘要
本发明公开一种超硫酸盐水泥及其制备方法，具体涉及一种磷渣超硫酸盐水泥及其制备方法。所述磷渣超硫酸盐水泥包含有以下组分，各组分按重量份计30-50份电炉磷渣；25-50份矿渣；10-20份石膏；1-10份辅料，所述辅料为包含活性CaO、活性Al2O3、活性SiO2的掺合料；1-10份碱性成分，所述碱性成分为至少一种选自水泥熟料和氢氧化钙。本发明所述磷渣超硫酸盐水泥可以有效地降低超硫酸盐水泥的制备成本，充分利用来源丰富的磷渣资源；与此同时，本发明磷渣超硫酸盐水泥的凝结硬化较快，初凝、终凝时间以及力学性能符合GB175-2007对P.O42.5普通硅酸盐水泥的要求。
文档编号C04B7/36GK102875040SQ20121040857
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者高育欣, 余保英, 徐芬莲, 叶海艳 申请人:中建商品混凝土成都有限公司