CN102390943A

CN102390943A - 一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥

Info

Publication number: CN102390943A
Application number: CN2011102185314A
Authority: CN
Inventors: 余红发; 李成栋; 李颖; 董金美; 吴成友; 王梅娟
Original assignee: Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Current assignee: Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: CN102390943B

Abstract

本发明涉及一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，该水泥由下述重量份的原料混合均匀后制成：盐湖碳酸锂副产氧化镁35～50份；磷酸二氢盐25～55份；调凝剂2～10份；工业废渣粉5～35份。本发明具有凝结时间从几分钟到几个小时之间任意可调、早强高强、粘结强度高、后期强度不倒缩、微膨胀和低温快速凝结硬化等优点。本发明施工工艺简单，非常适合于建筑工程和交通工程等多种领域的工程结构剥落、开裂等损坏的紧急修补，以及制作建筑砂浆、混凝土砖与砌块、保温墙板、隔热屋面等建筑材料制品，同时也可以用于核废料、城市垃圾、淤泥等废物处理的固化剂。

Description

一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥

技术领域

本发明涉及一种建筑工程、交通工程技术领域的水泥，尤其涉及一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥。

背景技术

在建筑工程和交通工程中，工程结构发生因腐蚀、冻融、磨损、撞击、冲击、冲刷、地震、爆炸等天灾人祸之类灾害因素引起的剥落、开裂等损坏现象，往往需要快速修补、小时级恢复使用功能，因此，土木工程领域的紧急修补胶凝材料不断涌现。目前，常见的紧急修补胶凝材料主要是一些有机的环氧树脂、甲基丙烯酸甲醋、引发剂和增塑剂复合而成的高分子建筑结构胶粘剂，但是有机材料的价格昂贵，而且其抗老化和抗紫外线辐射等耐久性难以满足工程结构的长期寿命使用要求。为了避免降低修补作业费用，提高修补工程的耐久性，以无机胶凝材料为基本组成的水泥类修补材料得到了较快的发展和推广应用。例如，中国发明专利申请200510011234.7公开了一种混凝土快速修补材料及其应用方法，其组分配方由快硬硫铝酸盐水泥和由减水组分、缓凝组分、调节组分与早强组分构成的特种外加剂所组成，能快速提高修补材料2～6小时强度。中国发明专利申请200610028419.3公开了一种建筑、筑路用快速修补材料，其组分配方和重量百分比为：硫铝酸盐水泥30％～50％，硅酸盐水泥20％～40％，尾矿粉5％～15％，粉煤灰5％～15％，硅灰5％～15％，具有快速施工等功能。以上发明专利申请采用的胶凝材料属于传统的硅酸盐系列，即使部分采用或者完全采用了硫铝酸盐水泥，但是其凝结时间仍然不能自由调节，最快的终凝时间也必须需要2.5小时以上，用于实际工程结构的紧急修补时仍然不能满足使用要求。

中国发明专利申请200810200921.7公开了一种磷酸盐快速修补建筑材料，其组分及重量百分比为：磷酸二氢盐30％～45％，金属氧化物粉末5％～25％，调凝材料5％～10％，粉煤灰20％～60％。中国发明专利ZL96199536.X公开了磷镁水泥的制备方法、砂浆及复合材料，通过将水和胶结相混合而获得，胶结相含有至少一种磷化合物、至少一种镁化合物和至少一种无机化合物。中国发明专利申请200580026794.8公开了一种结合到聚苯乙烯泡沫塑料上的新型可喷涂磷酸盐水泥的组合物和应用，其组分配方和重量百分比为：干混颗粒组合物含Mg和(或)Ca的煅烧氧化物17％～40％、酸式磷酸盐29％～52％、飞灰或火山灰24％～39％；配制砂浆时，加入的砂子重量可以占干混物和砂子总量的39％～61％。200810200921.7、ZL96199536.X和200580026794.8这3项发明专利或者专利申请，其实质或者最优先采用的组份基本都是属于磷酸镁水泥，该水泥可以通过调节调凝材料的用量，实现凝结硬化时间从几分钟到几个小时，早强高强，粘结强度高，后期强度不倒缩，硬化时具有微膨胀的功能，并且具有低温快速凝结硬化的特点，因此，非常适合于建筑工程和交通工程等多种领域的工程结构剥落、开裂等损坏的紧急修补。此外，磷酸镁水泥也能够与胶结砂石、工业废渣、轻骨料等材料制作建筑砂浆、混凝土砖与砌块、保温墙板、隔热屋面等建筑材料制品，同时也可以在核废料、城市垃圾、淤泥等废物处理中也有良好的应用前景，以及因其良好的生物相容特性在生态环保、生物工程具有广泛的用途。但是，磷酸镁水泥必须使用经过高温煅烧的重烧氧化镁，能耗非常高，价格昂贵，严重制约了这种胶凝材料在工程结构中的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低廉，具有凝结时间任意可调、早强高强、粘结强度高、后期强度不倒缩、微膨胀和低温快速凝结硬化的利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥。

为解决上述问题，本发明所述的一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，其特征在于：该水泥由粒度均为1～100μm的下述重量份的原料混合均匀后制成：盐湖碳酸锂副产氧化镁35～50份；磷酸二氢盐25～55份；调凝剂2～10份；工业废渣粉5～35份。

所述盐湖碳酸锂副产氧化镁是指盐湖卤水提取碳酸锂工艺过程中所产生的副产品氧化镁粉末材料。

所述磷酸二氢盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷酸二氢钙和磷酸二氢镁中的任何一种或两种以上的混合物。

所述调凝剂为硼酸、硼砂中的任何一种或两种的混合物。

所述工业废渣粉为粉煤灰、炉渣、矿渣、钢渣、脱硫石膏中的任何一种或两种以上的混合物。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、由于本发明采用大量的粉煤灰、炉渣、矿渣、钢渣、脱硫石膏等工业废渣粉，因此，不但降低了生产成本，而且实现了废物综合利用，减少了对环境的污染。

2、由于本发明中有调凝剂，因此，能够达到快速凝结硬化的目的，凝结时间从几分钟到几个小时之间任意可调，并具有早强高强、与待修补的工程结构之间产生较强的粘结强度、后期强度不倒缩的特点(参见表1)。

表1

实施例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						水胶比	0.255	0.345	0.234	0.213	0.241
终凝时间(min)	15	15	27	25	21
						1天抗压强度(MPa)	16.7	6.5	15.9	22.9	21.0
3天抗压强度(MPa)	18.2	12.8	21.4	33.6	30.4
						28天抗压强度(MPa)	21.7	19.7	26.9	43.9	38.7

表1(续)

实施例	实施例6	实施例7	实施例8	实施例9	实施例10
						水胶比	0.212	0.256	0.324	0.257	0.244
终凝时间(min)	22	23	30	29	20
						1天抗压强度(MPa)	26.0	12.1	14.8	28.0	19.2
3天抗压强度(MPa)	32.1	28.0	29.8	35.1	28.3
						28天抗压强度(MPa)	39.0	41.5	42.7	45.4	41.2

3、由于本发明属于氧化镁粉为主要成分的磷酸盐水泥，因此，本发明磷酸镁水泥体积稳定性好，凝结硬化时产生体积微膨胀，不开裂、不空鼓，耐水性强，使用寿命长。

4、由于本发明中有无机盐，无机盐溶液的冰点低，因此，本发明具有低温快速凝结硬化的特点，尤其适合于冬季或者低温环境条件下工程结构的修补。

5、由于本发明以盐湖卤水提取碳酸锂工艺过程中所产生的副产品氧化镁粉为原材料，因此，本发明磷酸镁水泥无毒、无味、无放射性，对人体无害，不污染环境，属于环保型快速修补材料。

6、本发明在使用时，掺加短切纤维、并加水拌合后，能快速凝结硬化，与需要修补的工程结构之间产生较强的粘结强度，能够达到快速恢复工程结构的使用功能。

7、本发明施工工艺简单，非常适合于建筑工程和交通工程等多种领域的工程结构剥落、开裂等损坏的紧急修补，以及制作建筑砂浆、混凝土砖与砌块、保温墙板、隔热屋面等建筑材料制品，同时也可以用于核废料、城市垃圾、淤泥等废物处理的固化剂。

具体实施方式

实施例1一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，该水泥由粒度均为1～100μm的下述重量份的原料在混料机中混合均匀后制成，并按50kg/袋进行袋装：盐湖碳酸锂副产氧化镁45份；磷酸二氢盐40份；调凝剂4份；工业废渣粉11份。

其中：磷酸二氢盐为磷酸二氢钾，调凝剂为硼砂，工业废渣粉为粉煤灰。

实施例2一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，该水泥由粒度均为1～100μm的下述重量份的原料在混料机中混合均匀后制成，并按50kg/袋进行袋装：盐湖碳酸锂副产氧化镁37份；磷酸二氢盐27份；调凝剂5份；工业废渣粉31份。

其中：磷酸二氢盐为磷酸二氢铵，调凝剂为硼酸，工业废渣粉为炉渣。

实施例3一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，该水泥由粒度均为1～100μm的下述重量份的原料在混料机中混合均匀后制成，并按50kg/袋进行袋装：盐湖碳酸锂副产氧化镁50份；磷酸二氢盐38份；调凝剂2份；工业废渣粉10份。

其中：磷酸二氢盐为磷酸二氢钠，调凝剂为硼酸和硼砂按照1∶1的重量比混合而得的混合物，工业废渣粉为矿渣。

实施例4一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，该水泥由粒度均为1～100μm的下述重量份的原料在混料机中混合均匀后制成，并按50kg/袋进行袋装：盐湖碳酸锂副产氧化镁35份；磷酸二氢盐53份；调凝剂7份；工业废渣粉5份。

其中：磷酸二氢盐为磷酸二氢钙，调凝剂为硼酸，工业废渣粉为粉煤灰。

实施例5一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，该水泥由粒度均为1～100μm的下述重量份的原料在混料机中混合均匀后制成，并按50kg/袋进行袋装：盐湖碳酸锂副产氧化镁40份；磷酸二氢盐25份；调凝剂2份；工业废渣粉9份。

其中：磷酸二氢盐为磷酸二氢镁，调凝剂为硼酸，工业废渣粉为钢渣。

实施例6一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，该水泥由粒度均为1～100μm的下述重量份的原料在混料机中混合均匀后制成，并按50kg/袋进行袋装：盐湖碳酸锂副产氧化镁45份；磷酸二氢盐55份；调凝剂6份；工业废渣粉14份。

其中：磷酸二氢盐为磷酸二氢钾和磷酸二氢铵按1∶4的重量比混合而成的混合物，调凝剂为硼砂，工业废渣粉为脱硫石膏。

实施例7一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，该水泥由粒度均为1～100μm的下述重量份的原料在混料机中混合均匀后制成，并按50kg/袋进行袋装：盐湖碳酸锂副产氧化镁48份；磷酸二氢盐50份；调凝剂10份；工业废渣粉21份。

其中：磷酸二氢盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和磷酸二氢钠按1∶2∶5的重量比混合而成的混合物，调凝剂为硼砂，工业废渣粉为粉煤灰和炉渣按1∶1的重量比混合而成的混合物。

实施例8一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，该水泥由粒度均为1～100μm的下述重量份的原料在混料机中混合均匀后制成，并按50kg/袋进行袋装：盐湖碳酸锂副产氧化镁39份；磷酸二氢盐40份；调凝剂8份；工业废渣粉35份。

其中：磷酸二氢盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠和磷酸二氢钙按1∶1∶5∶3的重量比混合而成的混合物，调凝剂为硼砂，工业废渣粉为粉煤灰、炉渣和矿渣按1∶2∶4的重量比混合而成的混合物。

实施例9一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，该水泥由粒度均为1～100μm的下述重量份的原料在混料机中混合均匀后制成，并按50kg/袋进行袋装：盐湖碳酸锂副产氧化镁35份；磷酸二氢盐32份；调凝剂7份；工业废渣粉26份。

其中：磷酸二氢盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷酸二氢钙和磷酸二氢镁按1∶0.5∶2∶4∶1的重量比混合而成的混合物，调凝剂为硼砂，工业废渣粉为粉煤灰、炉渣、矿渣和钢渣按1∶2∶1∶0.6的重量比混合而成的混合物。

实施例10一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，该水泥由粒度均为1～100μm的下述重量份的原料在混料机中混合均匀后制成，并按50kg/袋进行袋装：盐湖碳酸锂副产氧化镁43份；磷酸二氢盐25份；调凝剂2份；工业废渣粉33份。

其中：磷酸二氢盐为磷酸二氢钾，调凝剂为硼砂，工业废渣粉为粉煤灰、炉渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏按1∶2∶4∶5∶3的重量比混合而成的混合物。

上述实施例1～10中的盐湖碳酸锂副产氧化镁是指盐湖卤水提取碳酸锂工艺过程中所产生的副产品氧化镁粉末材料。所有重量比均为kg/kg。

应该理解，这里讨论的实施例和实施方案只是为了说明，对熟悉该领域的人可以提出各种改进和变化，这些改进和变化将包括在本申请的精神实质和范围以及所附的权利要求范围内。

Claims

1.一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，其特征在于：该水泥由粒度均为1～100μm的下述重量份的原料混合均匀后制成：盐湖碳酸锂副产氧化镁35～50份；磷酸二氢盐25～55份；调凝剂2～10份；工业废渣粉5～35份。

2.如权利要求1所述的一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，其特征在于：所述盐湖碳酸锂副产氧化镁是指盐湖卤水提取碳酸锂工艺过程中所产生的副产品氧化镁粉末材料。

3.如权利要求1所述的一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，其特征在于：所述磷酸二氢盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷酸二氢钙和磷酸二氢镁中的任何一种或两种以上的混合物。

4.如权利要求1所述的一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，其特征在于：所述调凝剂为硼酸、硼砂中的任何一种或两种的混合物。

5.如权利要求1所述的一种利用盐湖碳酸锂副产氧化镁制备的磷酸镁水泥，其特征在于：所述工业废渣粉为粉煤灰、炉渣、矿渣、钢渣、脱硫石膏中的任何一种或两种以上的混合物。