CN101172798A - 建筑石膏和矿物外加剂及其制备方法 - Google Patents

建筑石膏和矿物外加剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

建筑石膏和矿物外加剂及其制备方法。建筑石膏和矿物外加剂由工业废渣化学石膏和改性剂组成,其重量%比为化学石膏渣95~97,改性剂3~5,二者之和为100。其制备方法为配方混合、低温改性处理、配掺合料、配复合掺合料几个步骤。根据需要不同,可以得到建筑石膏、混凝土石膏掺合料、混凝土石膏复合掺合料产品。为化学石膏类工业废渣,如磷石膏渣、氟石膏渣、排烟脱硫石膏渣及其它工业废渣粉如粉煤灰、钢渣粉找到新的利用途径。

Description

第l/7页
建筑石膏和矿物外加剂及其制各方法
一、 所属技术领域,本发明涉及利用工业废渣制造建筑石膏和 混凝土矿物外加剂,属于建筑材料制造领域。
二、 背景技术
高强高性能混凝土用矿物外加剂是在混凝土搅拌过程中加入 的,具有一定细度和活性的用于改善新拌和硬化混凝土性能特别是 混凝土工作性能耐久性的某些矿物类的产品。现有的矿物外加剂, 俗称掺合料,有磨细或风选筛分粉煤灰、磨细矿渣、磨细天然沸石、 磨细石灰石粉或其它石粉、偏高岭土、硅藻土、页岩、锻烧粘土等。
化学石膏渣是工业生产中产生的以含CaSo4 • 2H20为主要成分的废 渣,按来源不同,分为磷石膏、排烟脱硫石膏、盐石膏、氟石膏、 碱石膏、苏打石膏等,其中,排放堆积量最大的是磷石膏和排烟脱 硫石膏。磷石膏渣是湿法磷酸生产产生的废渣,每生产1吨磷酸排 出磷石膏渣约4吨。磷石膏含CaS04'2H20 659fe〜96呢,此外还含有 其它硫酸盐、磷酸盐、硅化合物、少量有害化合物氟化物、游离酸 等。磷石膏渣在我国利用率仅10%左右。排烟脱硫石膏,是以重油 为燃料的玻璃工业、以煤为燃料的水泥工业、供热水供蒸气锅炉产 生的,然后又脱去硫的烟尘,含CaS04 *21120 80%~96%,利用率同 样很低。此类废渣长期堆放,占据土地资源,还对环境造成污染。 近年来,国内开展了利用这类废渣的研究工作,CN1037324发明了"作水泥缓凝剂的磷石膏改性方法",方法为用磷石膏加入一种尺然
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质,但
是还未用于混凝土拌合中,用作混凝土外加剂。CN200710066231.2
发明了 "磷石膏缓凝高效减水剂的制备方法",以磷石膏工业废渣为 原料,加入改性剂改性处理,低温干燥,粉细,加入表面活性剂复 配,得到磷石膏缓凝高效减水剂。用于水泥混凝土或砂浆拌合过程, 可以使减水率提高,高于国标要求》12%,终凝时间达24h以上, 仍保持28d抗压强度比》120呢,可以取代节约水泥5%。该发明为 磷石膏渣产品应用于水泥混凝土及砂浆拌合找到新出路,取得积极 效果,但是取代节约水泥量还不够高。
三、发明内容
1、 发明的目的:是改进高强高性能混凝土矿物外加剂的制备方 法,用于拌合混凝土,取代节约水泥效果提高。
2、 发明的技术方案:发明的构思是经化学反应生成的化学石膏 类工业废渣,以CaS04 ,2H20为主成分,但含有游离酸等有害物质, 需要改性处理才能利用,经化学反应生成的CaS04 。H20粒度极细, 分散性好,不需磨细即可利用。具体方案是:(1)建筑石膏和矿物
外加剂,由工业废渣化学石膏和改性剂组成,其配方是:①建筑石
膏和矿物外加剂组分的重量%为:折干磷石膏废渣或氟石膏废渣
95~97,改性剂3~5, 二者之为和100,磷石膏渣中CaS04 • 2H20含 量的重量%为65~96,此外还含有游离酸、其它硫酸盐、磷酸盐及硅 酸盐,氟石膏渣中CaS04'2H20含量的重量呢为88.4〜95.2,此外还含有游离酸、其它硫酸盐、氟化物、硅酸盐,改性剂为NaOH、 Na20、 Na2C03、 NaHC03、 CaO、 Ca(OH)2、 Al(OH)3中的一种或含有上述 碱性物的工业废渣,如电石渣、赤泥、碱渣中的一种;或②建筑石 膏和矿物外加剂组分的重量%为:排烟脱硫石膏渣97~99,粉煤灰 1~3, 二者之和为100,排烟脱硫石膏渣中CaS04 • 2H20含量的重 量%为80~96,此外还含有其它硫酸盐CaO、 CaC03等;(2)建筑石 膏和矿物外加剂的制备方法,包括配方混合,改性处理,配掺合料,
复配几个步骤,具体做法是:①配方混合:将折干磷石膏渣或氟石
膏渣与改性剂,或排烟脱硫石膏渣与粉煤灰按组分配好,混合料的
PH值为7~14,放入混合机,混合处理O.l-lh;②改性处理:将混
合处理好的配方料放入烘干机中,在温度<300匸条件下,烘干处理 0.1~lh,得到粉末状脱水石膏,化学成分为CaS04 • 0.15~0.6H2O和 CaS04,冷却后,粉细至粒度〈2.5mm,可得建筑石膏产品,可做建 筑制品,如板、砌块,石膏砂浆等,③配掺合料:将热状脱水石膏 与冷状废石膏渣混合,混合料比例的重量%比为热状脱水石膏>50, 折干冷状废石膏渣<50, 二者相加之和为100,废石膏渣可以从磷石 膏渣、氟石膏渣等化学石膏废渣中任选一种,在混合机中混合处理 0.1~0.5h,即得到混凝土矿物外加剂石膏惨合料产品;@复配掺合料 系列产品:将石膏掺合料与工业废渣粉或矿石粉按比例混合,比例 的重量%比为石膏掺合料:废渣粉或矿石粉=51~70:30~49, 二者之 和为100,废渣粉,矿石粉可以粉煤灰、高炉矿渣粉、钢渣粉、石灰 石粉、焙烧页岩粉、硅藻土粉中任选一种,粒度为<0.5mm,混合处
理0.1~0.5h,即可得到混凝土矿物外加剂复合掺合料产品;石膏掺 合料及复合掺合料可供不同用途使用,可以替代混凝土配合比中的 水泥用量,节约水泥5~15%。本发明的矿物外加剂拌合於混凝土中, 微细粉掺入能改善混凝土的孔结构,不仅起填充作用,还参与了水 泥的水化反应。半水石膏转化为二水石膏生成新的晶体,并且二水 石膏还进一步与水泥熟料矿物中的矿相铝酸钙发生反应,生成水化 硫铝酸钙结晶,此类柱状或针状的细小晶体会使水泥混凝土的密实 性增强,强度提高,表现出活性,同时水泥水化浆体的孔结构细化 又改善了混凝土拌合物的和易性,它的分散润滑作用还可减少混凝 土用量。水泥水化反应过程及水泥浆体硬体硬化过程有了这些矿物 细粉掺合料的参与,对混凝土早期及后期强度的形成及抗渗性能的 提高产生了明显的积极效果。
3、发明的积极效果:(1)本发明为磷石膏渣、氟石膏渣、排烟 脱硫石膏渣等化学石膏类工业废渣及粉煤灰、钢渣粉等工业废渣的 利用找到了新途径,将废物资源化利用,有利于环境保护。(2)所 发明的制备方法简单易行,易于工业化生产,特别是将废渣粉直接 复配为掺合料有利于节约能源。(3)分阶段可得建筑石膏及混凝土 矿物外加剂这二种产品,满足不同建筑物,不同条件对材料的要求。 (4)拌合混凝土可以节约替代水泥5%~15%。
四、实施例
实例1、取堆场所存磷石膏废渣4kg,渣中CaS04 • 2H20含量 的重量%为96,取lg样品预先在干燥箱中于温度为45士5。C干燥1
小时,冷却,测出附着水,然后按折干水份磷石膏渣:CaO的重量% 比-95:5, 二者之和为100配方,在混合机中混合处理0.1h后,放入 烘干机,在温度为20(TC改性处理lh,得CaS04' (0.15-0.6) H20 和CaS04混合物脱水石膏,取lkg脱水石膏冷却后,粉细至粒度 <2.5mm,可做建筑石膏用;将其余热状脱水石膏与折干水分冷状废 磷石膏渣按重量%比为60:40比例,二者之和为IOO,充分利用余热 混合,即制得混凝土矿物外加剂石膏渗合料1号产品;
实例2、取堆场所存氟石膏废渣4kg,渣中CaS04 • 2H20含量 的重量%为90,在干燥箱中于温度为45土5匸干燥1小时,冷却, 测出附着水份,然后按折干水份氟石膏渣:Ca(OH)2的重量呢比 =95:5, 二者之和为100,配方,在混合机中混合处理lh后,放入烘 干机,在温度为220 °C改性处理lh,得CaSO4(0.15~0.6)H2O和CaS04 混合物脱水石膏,取lkg烘热的脱水石膏冷却后,粉细至粒度< 2.5mm,可做建筑石膏用,将其余的热状脱水石膏与折干水分冷状 废氟石膏渣按重量%比为70: 30,比例混合,二者之和为100,即 制得混凝土矿物外加剂2号产品。
实例3、取排烟脱硫石膏渣4kg,渣中CaS04 • 2H20含量的重 量%为90,预先称lg样品在干燥箱中于温度为45土5'C干燥1小时 后冷却,测出附着水份,然后按折干水份排烟脱硫石膏:粉煤灰的 重量%比=97: 3, 二者之和为100配方,在混合机中混合处理O.lh 后,放入烘干机,在温度为220 °C改性处理lh ,得 CaSO4(0.15〜0.6)H2O+CaSO4混合物脱水石膏,取lkg脱水石膏冷却
后,粉细至粒度<2.5mm,可做建筑石膏用;将其余的热状脱水石膏 与冷状折干水分排烟脱硫石膏渣按重量%为70: 30比例,二者之和 为100混合,即制得混凝土矿物外加剂3号产品。
实例4、取混凝土矿物外加剂1号产品与粉煤灰按重量%比 60:40, 二者之和为100的比例混合0.5h,即复配成混凝土矿物外加 剂复合掺合料产品l。
实例5、取高强高性能混凝土矿物外加剂1号产品与磨细为粒 度0.4mm的钢渣粉按重量%比=70:30, 二者之和为100的比例混合, 即配成高强高性能混凝土矿物外加剂复合掺合料产品2。
表l建筑石膏强度表
<table>编号 水胶比 W/G 抗折强度 MPa烘干后 抗压强度MPa 烘干后3d 抗压强度MPa 烘千后浸水中 ld 软化系数 试块干容重 g/cm 强度外加 剂掺量%
例1 0.5 4.5 17.8 13.0 0.73 1.32 0.3
注:采用水泥胶砂强度检测试模成型,进行所发明建筑石膏强
度检测,加入增强外加剂S,掺量0.3%。
表2掺石膏掺合料混凝土性能表
Complex table see the original document page x
注:按GB8076—1997《混凝土外加剂》国标进行试验,水泥采
用昆明石林牌P0525
表3掺石膏掺合料泵送混凝土性能试承
9<table> complex table see original document page 10 </column></row> <table>
注:依照建材行业标准JC473-201《混凝土泵送剂》进行试验,
水泥采用昆明石林牌P0525。
表4掺石膏掺合料混凝土抗渗试验
<table> complex table see original document page 10</column></row> <table>
注:抗渗试验参照DL/T5150-2001电力行业标准《水工混凝土
试验规程》进行,水泥采用云南石林牌P0525水泥.

Claims (2)

1、建筑石膏和矿物外加剂,由工业废渣化学石膏和改性剂组成,其特征是: 1.1、建筑石膏和矿物外加剂组分的重量%为: 折干磷石膏废渣或氟石膏废渣 95~97 改性剂 3~5 二者之和为100, 磷石膏渣中CaSO4·2H2O含量的重量%为65~96,此外还含有游离酸,其它硫酸盐、磷酸盐及硅酸盐,氟石膏渣中CaSO4·2H2O含量的重量%为88.4~95.2,此外还含有游离酸、氟化物、其它硫酸盐,硅酸盐,改性剂为NaOH、Na2O、Na2CO3、NaHCO3、CaO、Ca(OH)2、AI(OH)3中的一种或含有上述碱性物的工业废渣,如电石渣、赤泥、碱渣中的一种;或 1.2、建筑石膏和矿物外加剂组分的重量%为: 排烟脱硫石膏渣 97~99 粉煤灰 1~3 二者之和为100, 排烟脱硫石膏渣中CaSO4·2H2O含量的重量%为80~96,此外还含有其它硫酸盐,CaO、CaCO3等,
2、 权利要求1所述的建筑石膏和矿物外加剂的制备方法,包括配方混合,改性处理,配掺合料、复配几步,其特征是:2.1、配方混合:将折干磷石膏渣或氟石膏渣与改性剂,或排烟脱硫石膏渣与粉煤灰按组分配方配好,混合料的PH值为7~14,放入混合机,混合处理0.1〜0.5h;2.2、 改性处理:将混合处理好的配方料放入烘干机中,在温度<300℃条件下,烘干处理0.1~lh,得到脱水石膏,化学成分为 CaS04 • 0. 15~0.6H2O和CaS04,冷却后粉细至粒度为<2. 5mm,可 得建筑石膏产品,可做建筑制品,如板、砌块,石膏砂浆等;2.3、 配掺合料:将改性后的热状脱水石膏与冷状废石膏渣混合, 进行热交换,混合料比例的重量%比为热状脱水石膏〉50,折干冷状 废石膏渣<50, 二者相加之和为100,废石膏渣可以从磷石膏渣,氟 石膏渣等化学石膏渣中任选一种,在混合机中混合处理0.1〜0.5h,即 得到混凝土矿物外加剂俗称掺合料产品;2.4、 复配:将石膏渗合料与其他工业废渣粉或矿石粉按比例混 合,比例的重量%比为石膏渗合料:废渣粉或矿石粉=51~70:30~49, 二者之和为100,废渣或矿石粉可以从粉煤灰、高炉矿渣粉、钢渣粉、 石灰石粉、焙烧页岩粉、硅藻土粉中任选一种,粒度〈0.5mm,混合 处理0.1~0.5h,即得到混凝土矿物外加剂即称复合掺合料产品;石膏 渗合料及复合渗合料产品可供需要不同及施工环境不同的混凝土使 用,可以替代混凝土配合比中的水泥用量,节约水泥5~15%。
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