专利名称：作水泥缓凝剂的磷石膏的改性方法
技术领域：
本发明涉及水泥生产用缓凝剂的磷石膏的改性方法。
目前水泥生产中需要的缓凝剂主要采用天然石膏。作为湿法萃取生产磷酸的副产物磷石膏中主要有害物为水溶性磷酸盐及少量有机杂质，可溶性磷酸盐妨碍水泥水化，同时酸性物与水泥中的碱性物反应，增大水泥的泌水现象，导致水泥强度偏低，凝结时间延长。使磷石膏改性后加以利用就可以扩大水泥生产缓凝剂的原料源。目前世界上已有一些对磷石膏的改性方法，主要有1.水力旋流法洗涤磷石膏，排除可溶性酸性物，以及其中的有机杂质成份，如欧州专利EU10，027，该方法耗水量大，并存在排放污染问题，如果进行废水处理，则要增大投资和成本，洗涤后的石膏还要烘干，能耗较大，经济性差。
2.加热分选法这种方法是先加热，再分离杂质，如排除氧化钙等，参见美国专利USB366，402，该方法分选困难，分选量大也不可取。
3.加热中和法见日本专利16，793/72，先使磷石膏加热，破坏有机杂质，烧制过的磷石膏再与含有中和性物质的料浆混合水化，中和性物质如Ca(OH)2、Mg(OH)2、Fe(OH)3及水淬矿渣等，目的是使中和性物质与磷石膏中的可溶性有害成分化合，料浆与加热后磷石膏掺拌均匀，才有较好中和较果。但该专利要求配制浓度为5%的料浆，加水入量应严格控制，否则将导致磷石膏含水量过多而影响其使用，然而水少又不易混合均匀，难免影响中和效果。另外其中和反应在常温下进行中和反应速度较慢。
本发明的目的在于提供一种能直接采用天然矿物或/和工业废渣作为磷石膏的改性剂的方法。达到生产改性磷石膏工艺简单、成本降低、废物利用的目的。
本发明所采用的磷石膏的改性剂是化学成分属铝硅酸盐，并具有化学反应活性的天然矿物(如钙基膨润土)或/和化学成份属铝硅酸盐，并具有化学反应活性的工业废渣。
膨润土富含蒙脱石，主要化学成份为含水铝硅酸盐，蒙脱石因结构单元层内阳离子异价质同像置换，使结构单元层内的电荷没有达到中和状态，而具有阳离子交换性，并且还具有吸水性、粘结性、膨胀性、稳定性等多种性能。在加热条件下，磷石膏中的酸性物活化了蒙脱石，使其阳离子交换性能进一步提高，从而具有更强的中和性能。由于膨润土的加入也增大了磷石膏中SO3的溶解度，提高了缓凝效果，对水泥水化物形成较致密的晶体，因而水泥的抗压度比天然石膏为缓凝剂的强度有所提高。下表为改性磷石膏、原状磷石膏、天然石膏在石灰乳中的溶解度(可溶CaSO4含量)
以水淬矿渣为磷石膏改性剂时。矿渣中的碱性氧化物与磷石膏中游离酸性物在加热条件下发生反应。迅速生成磷酸盐、硫酸盐、有机复合盐等。矿渣改性剂的加入在排除酸性物的同时，有利于水泥水化反应的进行，因而使水化物形成致密的结晶，使水泥强度有明显提高。
以化学成份属铝硅酸盐，并具有化学反应活性的天然矿物或/和工业废渣作为改性剂，凡是在常温下与磷石膏拌合物时会释放出大量H2S、SO3、CO2和H2O等气体和水汽，其红外光谱类同附
图1、附图2。均属本发明用作磷石膏改性剂的范畴，如膨润土或水淬矿渣在常温下与磷石膏拌合均具有上述特性，其红外光谱为图1及图2。
具体方法是在一份原状磷石膏中加入重量为磷石膏10-30%的上述改性剂物料、充分混合均匀，以粉状或具有一定形状的干物料、加热到100-200℃，保温0.5-1.5小时，然后自然冷却到常温，即可制成各项指标合格的水泥生产用缓凝剂，在上述改性过程中，磷石膏中的可溶性P2O5和有机质与铝硅酸盐充分反应，形成较稳定的化合物。经处理后的磷石膏即可代替天然石膏作为缓凝剂。直接用于水泥生产。
本发明与日本专利16，793/73相比，具有如下优点1.改性剂可以使用粉状物料，用量为磷石膏的10-30%，掺入比例大，容易混合均匀。
2.中和反应在加热条件下进行，反应效率高。
3.用膨润土改性的磷石膏在碱性石灰浆中的溶解度增大，其缓凝效果增强，因而可减少改性磷石膏在水泥中的投用量。
4.工艺简单，便于控制。
图1是膨润土常温下与磷石膏拌合时产生气体的红外光谱。
图2是矿渣常温下与磷石膏拌合时产生气体的红外光谱。
图3是磷石膏改性工艺流程框图实施例1在85份磷石膏中加入15份钙基膨润土，加热到100℃保温1小时，处理前后水溶性P2O5和SO3含量如下
实施例2.
在90份磷石膏中加入10份粒度为200目的水淬矿渣粉，加热到200℃，保温1小时，处理前后磷石膏水溶性P2O5和SO3含量对比如下
注1.ML.-严重泌水2.M厂生产的熟料是磷渣矿化剂烧制的熟料
上述说明书表中水泥试样编号含义说明(按汉语拼音首字)如KSP1、MSP5-2、KT7……其中K.M.-分别为水泥厂代码SP4.SP1-膨润土改性磷石膏SP5-2、SP5-3-矿渣改性磷石膏T5、T6、T7-天然石膏。
L-未改性干磷石膏。
权利要求
1.一种作水泥生产缓凝剂的磷石膏的改性方法，其特征在于用一份磷石膏与重量为磷石膏10-30%的粒度200目的改性剂粉料充分拌匀，成为粉状或具有一定形状的物料，然后加热到100-200℃，保温0.5-1.5小时，自然冷却到常温，即可制成，经改性使各项指标合格的水泥生产用缓凝剂。
2.如权利要求1所述的水泥生产用缓凝剂的磷石膏的改性方法，其特征在于所使用的改性剂是化学成份属于铝硅酸盐类并具有化学反应活性的天然矿物或/和化学成份属于铝硅酸盐类的工业废渣。
3.如权利要求1、2所述的作水泥缓凝剂的磷石膏的改性剂，其特征在于所述的改性剂即化学成份属于铝硅酸盐类的天然矿物或/和工业矿渣在常温下与磷石膏拌合时会释放大量H2S、CO2、SO3气体和水汽，其红外光谱类同附图1、2。
全文摘要
本发明提供了一种作水泥生产用缓凝剂的磷石膏的改性方法。用磷石膏加入一种天然矿物或工业废渣，经加热、保温、冷却后即可用作水泥生产的缓凝剂，该缓凝剂可以提高水泥的缓凝效果及抗压强度等物理性能。本发明工艺简单，就地取料，降低成本，废物利用。
文档编号C04B22/00GK1037324SQ8810260
公开日1989年11月22日 申请日期1988年4月30日 优先权日1988年4月30日
发明者马芸仙, 钟伯明, 曹启华 申请人:昆明市建筑材料科学研究所, 云南磷肥厂