本发明涉及一种早强型磷石膏基胶凝材料的制备方法，属于胶凝材料制备技术领域。
背景技术：
胶凝材料，又称胶结料，在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复合固体的物质。胶凝材料的发展有着悠久的历史，人们使用最早的胶凝材料——粘土来抹砌简易的建筑物。接着出现的水泥等建筑材料都与胶凝材料有着很大的关系。而且胶凝材料具有一些优异的性能，在日常生活中应用较为广泛，随着胶凝材料科学的发展，胶凝材料及其制品工业必将产生新的飞跃。
工业副产磷石膏主要成分是二水硫酸钙，是作为胶凝材料的一个重要选择。但由于磷石膏中含有大量有害杂质，特别是含有P2O5等杂质，对胶凝材料的强度及凝结时间均有很大影响，因此不能直接利用。目前在工业上用磷石膏制备胶凝材料的应用通常采用预处理及煅烧方式。预处理主要有水洗法和中和法。水洗处理虽可以去除大部分有害杂质，由于处理成本高，限制了使用；中和法是利用生石灰对其中和改性，去除磷石膏中的游离酸，以提高胶凝材料的强度。煅烧法即通过高温加热脱除磷石膏中的结晶水以获得主要成分为无水石膏或半水石膏的胶凝材料，其缺点是能耗高，也限制了其广泛利用。免煅烧处理的优点是处理成本低，但由于二水硫酸钙本身没有强度，通常需要与其他胶凝材料比如粉煤灰、高炉矿渣粉、水泥混配成具有一定强度的胶凝材料。此类胶凝材料具有强度低及初、终凝结时间长等缺点，导致其应用途径受限，限制了磷石膏的利用。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对现有磷石膏与粉煤灰等物质进行复配得到的胶凝材料强度低，初、终凝结时间长的问题，本发明提供了一种以磷石膏为原料，经干燥粉碎过筛后，与氨水混合研磨，再用硫酸溶液等酸处理，静置除杂，随后经球磨、过滤、干燥、煅烧制得预处理磷石膏，最后将其与高炉矿渣，硅酸盐水泥，聚合铝等物质进行混合，制得早强型磷石膏基胶凝材料的方法。本发明通过改善磷石膏品质，再添加聚合铝，氯化钙等添加剂，加速石膏对矿渣的侵蚀过程，促进矿渣与石膏协同水化，降低浆料孔隙率，提高浆料致密度，同时提高界面粘结能力。本发明制备的早强型磷石膏基胶凝材料强度高，初、终凝时间短，具有广泛的应用前景。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）取磷石膏置于鼓风干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再将其转入粉碎机中粉碎，过100目筛，得磷石膏粉末，称取600～800g磷石膏粉末加入3～4L质量分数为5%氨水中，并以300～400r/min搅拌30～40min，随后转入胶体磨中，再以300～400r/min研磨10～15min，得粗处理磷石膏浆；
（2）将上述粗处理磷石膏浆与450～500mL质量分数为10%硫酸溶液，90～120mL质量分数为5%盐酸混合，并以500～600r/min搅拌15～20min，随后转入浮选机中，依次加入0.6～0.7mL甲基异丁基甲醇，3～4mL质量分数为1%硬脂酸钠溶液，再以300～400r/min搅拌8～10min，静置15～20min后，去除上浮物，得除杂处理磷石膏浆；
（3）将上述除杂处理磷石膏浆静置沉淀3～4h后，倾倒去除1～2L上清液，随后转入高能球磨机中，并以180～300r/min球磨2～3h，得球磨浆料，将球磨浆料抽滤，收集滤饼，并将滤饼置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重后，转入煅烧炉中，在500～600℃下煅烧1～2h，得预处理磷石膏；
（4）按重量份数计，称取20～30份上述预处理磷石膏，60～70份120目高炉矿渣，5～10份普通硅酸盐水泥，1～2份聚合铝，0.5～0.6份氯化钙，0.1～0.3份硫酸钠，0.1～0.3份氟化钠，装入混料机中混合均匀，得早强型磷石膏基胶凝材料。
本发明的应用方法：按重量份数计，称取40～50份本发明制备的早强型磷石膏基胶凝材料，25～30份锯屑，10～15份质量分数为15％氯化镁溶液，20～25份自来水，依次加入至搅拌机中搅拌10～15min，得到石膏基混凝土，最后将其浇灌成房屋内部隔墙型材即可。经检测，本发明制备的早强型磷石膏基胶凝材料1天抗压强度达到25.5～27.6MPa，3天抗压强度达到43.5～48.7MPa，28天抗压强度为63.5～70.8MPa，初凝时间为55～90min，终凝时间为180～240min。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的早强型磷石膏基胶凝材料初、终凝时间短；
（2）本发明制备的早强型磷石膏基胶凝材料强度高，28天抗压强度为63.5～70.8MPa；
（3）本发明处理工艺简单，所需原材料易获取，成本低廉。
具体实施方式
首先取磷石膏置于鼓风干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再将其转入粉碎机中粉碎，过100目筛，得磷石膏粉末，称取600～800g磷石膏粉末加入3～4L质量分数为5%氨水中，并以300～400r/min搅拌30～40min，随后转入胶体磨中，再以300～400r/min研磨10～15min，得粗处理磷石膏浆；将上述粗处理磷石膏浆与450～500mL质量分数为10%硫酸溶液，90～120mL质量分数为5%盐酸混合，并以500～600r/min搅拌15～20min，随后转入浮选机中，依次加入0.6～0.7mL甲基异丁基甲醇，3～4mL质量分数为1%硬脂酸钠溶液，再以300～400r/min搅拌8～10min，静置15～20min后，去除上浮物，得除杂处理磷石膏浆；接着将上述除杂处理磷石膏浆静置沉淀3～4h后，倾倒去除1～2L上清液，随后转入高能球磨机中，并以180～300r/min球磨2～3h，得球磨浆料，将球磨浆料抽滤，收集滤饼，并将滤饼置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重后，转入煅烧炉中，在500～600℃下煅烧1～2h，得预处理磷石膏；最后按重量份数计，称取20～30份上述预处理磷石膏，60～70份120目高炉矿渣，5～10份普通硅酸盐水泥，1～2份聚合铝，0.5～0.6份氯化钙，0.1～0.3份硫酸钠，0.1～0.3份氟化钠，装入混料机中混合均匀，得早强型磷石膏基胶凝材料。
实例1
首先取磷石膏置于鼓风干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，再将其转入粉碎机中粉碎，过100目筛，得磷石膏粉末，称取800g磷石膏粉末加入4L质量分数为5%氨水中，并以400r/min搅拌40min，随后转入胶体磨中，再以400r/min研磨15min，得粗处理磷石膏浆；将上述粗处理磷石膏浆与500mL质量分数为10%硫酸溶液，120mL质量分数为5%盐酸混合，并以600r/min搅拌20min，随后转入浮选机中，依次加入0.7mL甲基异丁基甲醇，4mL质量分数为1%硬脂酸钠溶液，再以400r/min搅拌10min，静置20min后，去除上浮物，得除杂处理磷石膏浆；接着将上述除杂处理磷石膏浆静置沉淀4h后，倾倒去除2L上清液，随后转入高能球磨机中，并以300r/min球磨3h，得球磨浆料，将球磨浆料抽滤，收集滤饼，并将滤饼置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重后，转入煅烧炉中，在600℃下煅烧2h，得预处理磷石膏；最后按重量份数计，称取30份上述预处理磷石膏，70份120目高炉矿渣，10份普通硅酸盐水泥，2份聚合铝，0.6份氯化钙，0.3份硫酸钠，0.3份氟化钠，装入混料机中混合均匀，得早强型磷石膏基胶凝材料。
按重量份数计，称取50份本发明制备的早强型磷石膏基胶凝材料，30份锯屑，15份质量分数为15％氯化镁溶液，25份自来水，依次加入至搅拌机中搅拌15min，得到石膏基混凝土，最后将其浇灌成房屋内部隔墙型材即可。经检测，本发明制备的早强型磷石膏基胶凝材料1天抗压强度达到27.6MPa，3天抗压强度达到48.7MPa，28天抗压强度为70.8MPa，初凝时间为90min，终凝时间为240min。
实例2
首先取磷石膏置于鼓风干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，再将其转入粉碎机中粉碎，过100目筛，得磷石膏粉末，称取600g磷石膏粉末加入3L质量分数为5%氨水中，并以300r/min搅拌30min，随后转入胶体磨中，再以300r/min研磨10min，得粗处理磷石膏浆；将上述粗处理磷石膏浆与450mL质量分数为10%硫酸溶液，90mL质量分数为5%盐酸混合，并以500r/min搅拌15min，随后转入浮选机中，依次加入0.6mL甲基异丁基甲醇，3mL质量分数为1%硬脂酸钠溶液，再以300r/min搅拌8min，静置15min后，去除上浮物，得除杂处理磷石膏浆；接着将上述除杂处理磷石膏浆静置沉淀3h后，倾倒去除1L上清液，随后转入高能球磨机中，并以180r/min球磨3h，得球磨浆料，将球磨浆料抽滤，收集滤饼，并将滤饼置于干燥箱中，在107℃下干燥至恒重后，转入煅烧炉中，在550℃下煅烧2h，得预处理磷石膏；最后按重量份数计，称取25份上述预处理磷石膏，65份120目高炉矿渣，7份普通硅酸盐水泥，1份聚合铝，0.5份氯化钙，0.1份硫酸钠，0.1份氟化钠，装入混料机中混合均匀，得早强型磷石膏基胶凝材料。
按重量份数计，称取40份本发明制备的早强型磷石膏基胶凝材料，25份锯屑，10份质量分数为15％氯化镁溶液，20份自来水，依次加入至搅拌机中搅拌10min，得到石膏基混凝土，最后将其浇灌成房屋内部隔墙型材即可。经检测，本发明制备的早强型磷石膏基胶凝材料1天抗压强度达到25.5MPa，3天抗压强度达到43.5MPa，28天抗压强度为63.5MPa，初凝时间为55min，终凝时间为180min。
实例3
首先取磷石膏置于鼓风干燥箱中，在107℃下干燥至恒重，再将其转入粉碎机中粉碎，过100目筛，得磷石膏粉末，称取700g磷石膏粉末加入4L质量分数为5%氨水中，并以350r/min搅拌35min，随后转入胶体磨中，再以350r/min研磨12min，得粗处理磷石膏浆；将上述粗处理磷石膏浆与470mL质量分数为10%硫酸溶液，100mL质量分数为5%盐酸混合，并以550r/min搅拌17min，随后转入浮选机中，依次加入0.7mL甲基异丁基甲醇，3mL质量分数为1%硬脂酸钠溶液，再以350r/min搅拌9min，静置17min后，去除上浮物，得除杂处理磷石膏浆；接着将上述除杂处理磷石膏浆静置沉淀3h后，倾倒去除1L上清液，随后转入高能球磨机中，并以200r/min球磨3h，得球磨浆料，将球磨浆料抽滤，收集滤饼，并将滤饼置于干燥箱中，在107℃下干燥至恒重后，转入煅烧炉中，在550℃下煅烧1h，得预处理磷石膏；最后按重量份数计，称取25份上述预处理磷石膏，65份120目高炉矿渣，7份普通硅酸盐水泥，1份聚合铝，0.5份氯化钙，0.2份硫酸钠，0.2份氟化钠，装入混料机中混合均匀，得早强型磷石膏基胶凝材料。
按重量份数计，称取45份本发明制备的早强型磷石膏基胶凝材料，27份锯屑，12份质量分数为15％氯化镁溶液，22份自来水，依次加入至搅拌机中搅拌12min，得到石膏基混凝土，最后将其浇灌成房屋内部隔墙型材即可。经检测，本发明制备的早强型磷石膏基胶凝材料1天抗压强度达到26.3MPa，3天抗压强度达到45.6MPa，28天抗压强度为65.8MPa，初凝时间为80min，终凝时间为200min。