CN103482896A

CN103482896A - 磷石膏球及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103482896A
Application number: CN201310406579.7A
Authority: CN
Inventors: 王辛龙; 史文慧; 张志业; 杨林; 孔行健; 杨秀山
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-09-09
Also published as: CN103482896B

Abstract

本发明涉及磷化工固体废弃物磷石膏的利用技术，具体涉及一种磷石膏球及其制备方法和应用。本发明提供一种磷石膏球，其原料及其重量份数为：含磷石膏82-95份，碱性添加剂3-10份，胶凝剂2-8份；其中，含磷石膏为二水石膏与半水石膏的混合物，二水石膏与半水石膏的重量配比为：85-95︰5-15。本发明所得磷石膏球含水量<10wt%，SO₃>40wt%，pH>7，P₂O₅<0.1wt%，颗粒抗压强度>50N，颗粒粒径

Description

磷石膏球及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及磷化工固体废弃物磷石膏的利用技术，具体提供一种磷石膏球及其制备方法和应用。

背景技术

磷石膏是磷化工企业生产湿法磷酸排出的一种工业废渣，是我国目前排放量最大的一类化学石膏，利用率非常低，特别在西南地区还未进行规模化利用，不仅占用大量土地资源堆放，而且其含有的可溶磷，氟等物质会对地下水资源等造成污染，危害人类的生存环境。

磷石膏中的主要成分与天然二水石膏相同，如何把磷石膏作为天然石膏的替代品应用到水泥的生产过程中一直引人关注。在水泥生产中通常使用天然石膏做缓凝剂，以推迟水泥水化反应，延长混凝土的凝结时间，使新拌混凝土较长时间保持塑形，方便浇注，提高施工效率。由于天然石膏价格较贵导致水泥生产成本长期居高不下。

用磷石膏代替天然石膏用作水泥缓凝剂，不仅满足了普通硅酸盐水泥和高品质水泥对调凝效果的需要，而且可以提高水泥强度，降低水泥生产过程的成本，增加水泥企业的利润。同时，磷石膏用作水泥缓凝剂也缓解了化工企业废渣堆放的难题，提高了磷石膏的资源化利用率，符合国家实现循环经济和工业可持续发展的战略措施，具有明显的经济效益和社会效益。

目前一些技术利用磷石膏作主要原料生产的水泥缓凝剂，所加辅料复杂，其成品一是含水量高，有的高达15%以上，二是强度不高，在水泥生产中会提高成本，且影响水泥质量，难于推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种磷石膏球，所得磷石膏球含水量<10wt%，SO₃含量>40wt%，可溶P₂O₅<0.1wt%，颗粒抗压强度>50N；可增加水泥产量，降低成本。

本发明的技术方案：

本发明提供一种磷石膏球，其原料及其重量配比为：含磷石膏82-95份，碱性添加剂3-10份，胶凝剂2-8份；其中，含磷石膏为二水石膏与半水石膏的混合物，二水石膏与半水石膏的重量配比为：85-95︰5-15。

所述碱性添加剂为石灰、高钙渣、粉煤灰、草木灰、电石渣、碱渣、白泥、工业铝渣、煅烧铝钒土、水泥或赤泥中的至少一种。

所述胶凝剂为膨润土、明胶、卡拉胶、琼脂、黄原胶、明矾石或魔芋粉中的至少一种。

本发明还提供了上述磷石膏球的制备方法，具体为：将各种原料按配比以任意顺序混匀，然后造粒、陈化即得磷石膏球，其原料以重量份数计为：含磷石膏82-95份，碱性添加剂3-10份，胶凝剂2-8份；其中，含磷石膏为二水石膏与半水石膏的混合物，二水石膏与半水石膏的重量配比为：85-95︰5-15。

优选的，上述磷石膏球的制备方法为：含磷石膏先与碱性添加剂混匀，再添加胶凝剂，之后进行造粒、陈化即得磷石膏球。

优选的，上述磷石膏球的制备方法中，陈化10-30天。

优选的，上述磷石膏球的制备方法中采用自然堆存的陈化方式。

优选的，上述磷石膏球的制备方法中，采用盘式造粒机造粒，盘转速为11-13转/分，电机功率11-15kw。

本发明还提供了上述磷石膏球作为水泥缓凝剂的用途。

优选的，上述磷石膏球作为水泥缓凝剂的用途为，其加入量为水泥重量的2-20wt%。

本发明的有益效果：

本发明所得磷石膏球含水量<10wt%，SO₃>40wt%，pH>7，P₂O₅<0.1wt%，颗粒抗压强度>50N，颗粒粒径并且本发明磷石膏球颗粒均匀，强度适中，方便运输，可以代替天然二水石膏或硬石膏作为水泥生产的缓凝剂，与天然石膏相对比还能提高所生产水泥的物性指标，特别是增强水泥的强度；所得磷石膏球性能指标满足普通硅酸盐水泥和高品质水泥对调凝效果的需要，一定程度上降低了水泥生产的成本，给企业带来良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

本发明提供一种磷石膏球，其原料以重量份数计为：含磷石膏82-95份，碱性添加剂3-10份，胶凝剂2-8份；其中，含磷石膏为二水石膏与半水石膏的混合物，二水石膏与半水石膏的重量配比为：85-95︰5-15；所得磷石膏球含水量<10wt%，SO₃>40wt%，可溶P₂O₅<0.1wt%，pH>7，颗粒抗压强度>50N，颗粒粒径为2-25mm。本发明磷石膏球的配料比例应根据原磷石膏中半水石膏含量及可溶P₂O₅的含量来进行，调整关键应使制备的改质磷石膏球中可溶P₂O₅<0.1wt%。

本发明还提供了上述磷石膏球的制备方法，具体为：将各种原料按任意顺序混匀，然后造粒、陈化即得磷石膏球，其原料以重量份数计为：含磷石膏82-95份，碱性添加剂3-10份，胶凝剂2-8份；其中，含磷石膏为二水石膏与半水石膏的混合物，二水石膏与半水石膏的重量配比为：85-95︰5-15。

优选的，上述磷石膏球的制备方法中，陈化10-30天。

本发明磷石膏球的制备方法为，磷石膏先与碱性添加剂混合，碱性添加剂中和磷石膏中呈酸性的水溶性磷和水溶性氟，使其生成不溶性的磷，氟化合物，将其对水泥性能的影响降低到最低程度；再添加胶凝剂膨润土，与磷石膏物料充分混合搅拌，使其与磷石膏物料进行中和，水化，固化反应；然后送至盘式造粒机成球，在盘转速为11-13转/分，电机功率11-15kw的条件下得到粒径为2-25mm的料球，自然堆存陈化10-30天，得到本发明的磷石膏球。

本发明还提供了上述磷石膏球作为水泥缓凝剂的用途。

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该技术领域的技术人员可以根据本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

取85份的二水石膏，8份的半水石膏，石灰5份，膨润土2份，配料混合充分搅拌后，送至盘式造粒机，在盘转速为13转/分，电机功率11kw的条件下成球，自然堆存陈化15天，最后得到改质的磷石膏球。所得磷石膏球含水率为8wt%，可溶P₂O₅含量0.05wt%，pH值为8.0，SO₃：41.55%，颗粒强度52N，颗粒粒径为10mm。

实施例2

取86份的二水石膏，8份的半水石膏，石灰3份，膨润土3份，配料混合充分搅拌后，送至盘式造粒机，在盘转速为13转/分，电机功率12kw的条件下成球，自然堆存陈化17天，最后得到改质的磷石膏球。所得磷石膏球含水率7.8wt%，可溶P₂O₅含量0.04wt%，pH值为8.2，SO₃：42.15%，颗粒强度53N，颗粒粒径为12mm。

实施例3

取87份的二水石膏，5份的半水石膏，石灰3份，膨润土5份，配料混合充分搅拌后，送至盘式造粒机，在盘转速为13转/分，电机功率13kw的条件下成球，自然堆存陈化20天，最后得到改质的磷石膏球。所得磷石膏球含水率9.1wt%，可溶P₂O₅含量0.02wt%，pH值为8.0，SO₃：42.48%，颗粒强度56N，颗粒粒径为7mm。

实施例4

取85份的二水石膏，10份的半水石膏，石灰3份，膨润土2份，配料混合充分搅拌后，送至盘式造粒机，在盘转速为13转/分，电机功率14kw的条件下成球，自然堆存陈化20天，最后得到改质的磷石膏球。所得磷石膏球含水率8.5wt%，可溶P₂O₅含量0.05wt%，pH值为8.5，SO₃：42.23%，颗粒强度60N，颗粒粒径为15mm。

实施例5

取88份的二水石膏，2份的半水石膏，石灰6份，膨润土4份，配料混合充分搅拌后，送至盘式造粒机，在盘转速为13转/分，电机功率15kw的条件下成球，自然堆存陈化18天，最后得到改质的磷石膏球。所得磷石膏球含水率7.5wt%，可溶P₂O₅含量0.04wt%，pH值为8.0，SO₃：43.10%，颗粒强度58N，颗粒粒径为10mm。

实施例6

取85份的二水石膏，3份的半水石膏，石灰8份，膨润土4份，配料混合充分搅拌后，送至盘式造粒机，在盘转速为12转/分，电机功率11kw的条件下成球，自然堆存陈化13天，最后得到改质的磷石膏球。所得磷石膏球含水率7.0wt%，可溶P₂O₅含量0.03wt%，pH值为8.1，SO₃：43.56%，颗粒强度58N，颗粒粒径为10mm。

实施例7

取90份的二水石膏，5份的半水石膏，石灰3份，膨润土2份，配料混合充分搅拌后，送至盘式造粒机，在盘转速为12转/分，电机功率12kw的条件下成球，自然堆存陈化19天，最后得到改质的磷石膏球。所得磷石膏球含水率7.1wt%，可溶P₂O₅含量0.05wt%，pH值为8.2，SO₃：45.56%，颗粒强度59N，颗粒粒径为16mm。

实施例8

取91份的二水石膏，1份的半水石膏，石灰4份，膨润土4份，配料混合充分搅拌后，送至盘式造粒机，在盘转速为12转/分，电机功率13kw的条件下成球，自然堆存陈化22天，最后得到改质的磷石膏球。所得磷石膏球含水率7.2wt%，可溶P₂O₅含量0.02wt%，pH值为8.0，SO₃：44.22%，颗粒强度54N，颗粒粒径为11mm。

实施例9

取85份的二水石膏，2份的半水石膏，石灰5份，膨润土8份，配料混合充分搅拌后，送至盘式造粒机，在盘转速为11转/分，电机功率11kw的条件下成球，自然堆存陈化25天，最后得到改质的磷石膏球。所得磷石膏球含水率7.0wt%，可溶P₂O₅含量0.04wt%，pH值为7.8，SO₃：43.65%，颗粒强度51N，颗粒粒径为18mm。

实施例10

取88份的二水石膏，4份的半水石膏，石灰3份，膨润土5份，配料混合充分搅拌后，送至盘式造粒机，在盘转速为11转/分，电机功率13kw的条件下成球，自然堆存陈化19天，最后得到改质的磷石膏球。所得磷石膏球含水率7.1wt%，可溶P₂O₅含量0.02wt%，pH值为8.2，SO₃：43.85%，颗粒强度55N，颗粒粒径为11mm。

实施例11

取84份的二水石膏，9份的半水石膏，石灰4份，膨润土3份，先将84份的二水石膏、9份的半水石膏与4份的石灰混合均匀后，再添加3份的膨润土，充分搅拌混合均匀，然后送至盘式造粒机，在盘转速为11转/分，电机功率12kw的条件下成球，自然堆存陈化20天，最后得到改质的磷石膏球。所得磷石膏球含水率为7wt%，可溶P₂O₅含量0.03wt%，pH值为8.2，SO₃：44.21%，颗粒强度55N，颗粒粒径为12mm。

实施例12

取86份的二水石膏，5份的半水石膏，石灰5份，膨润土4份，先将86份的二水石膏、5份的半水石膏与5份的石灰混匀后，再添加4份的膨润土，充分搅拌混合均匀，然后送至盘式造粒机，在盘转速为12转/分，电机功率11kw的条件下成球，自然堆存陈化18天，最后得到改质的磷石膏球。所得磷石膏球含水率为8wt%，可溶P₂O₅含量0.04wt%，pH值为8.1，SO₃：42.55%，颗粒强度53N，颗粒粒径为12mm。

实施例13-16

将本发明磷石膏球按水泥配方掺加到水泥中(实施例13采用实施例6制得的磷石膏球，实施例14采用实施例10制得的磷石膏球)，并同时采用天然二水石膏掺加到水泥中进行对比，按国家标准(GB/T17671-1999)检验水泥性能来鉴定磷石膏球的性能优劣；水泥配料中磷石膏球与天然二水石膏的重量百分量见表1，水泥的物料性能见表2。

表1水泥配方

实施例	熟料	矿渣	本发明磷石膏球	天然二水石膏
					13	92	/	8	/
14	85	7	8	/
					15	92	/	/	8
16	85	7	/	8

表2水泥的物理性能

由表2中数据可见，用本发明磷石膏球代替天然石膏作水泥缓凝剂，水泥抗压强度可提高3-8MPa，抗折强度也明显提高；由此可见，本发明磷石膏球可以代替天然二水石膏作为水泥生产的缓凝剂，与天然石膏相对比还能提高所生产水泥的物性指标，特别是增强水泥的强度；所得磷石膏球性能指标满足普通硅酸盐水泥和高品质水泥对调凝效果的需要，一定程度上降低了水泥生产的成本。

Claims

1.磷石膏球，其特征在于，其原料及其重量配比为：含磷石膏82-95份，碱性添加剂3-10份，胶凝剂2-8份；其中，含磷石膏为二水石膏与半水石膏的混合物，二水石膏与半水石膏的重量配比为：85-95︰5-15。

2.根据权利要求1所述的磷石膏球，其特征在于，所述碱性添加剂为石灰、高钙渣、粉煤灰、草木灰、电石渣、碱渣、白泥、工业铝渣、煅烧铝钒土、水泥或赤泥中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的磷石膏球，其特征在于，所述胶凝剂为膨润土、明胶、卡拉胶、琼脂、黄原胶、明矾石或魔芋粉中的至少一种。

4.权利要求1-3任一项所述的磷石膏球的制备方法，其特征在于，含磷石膏、碱性添加剂与胶凝剂按配比以任意顺序混匀，然后造粒、陈化得磷石膏球。

5.根据权利要求4所述的磷石膏球的制备方法，其特征在于，先将含磷石膏与碱性添加剂混匀，再添加胶凝剂。

6.根据权利要求4或5所述的磷石膏球的制备方法，其特征在于，采用自然堆存的陈化方式。

7.根据权利要求6所述的磷石膏球的制备方法，其特征在于，陈化10-30天。

8.根据权利要求4-7任一项所述的磷石膏球的制备方法，其特征在于，采用盘式造粒机造粒，盘转速为11-13转/分，电机功率11-15kw。

9.权利要求1-3任一项所述的磷石膏球或权利要求4-8任一项所述的磷石膏球的制备方法得到的磷石膏球作为水泥缓凝剂的用途。

10.根据权利要求9所述的磷石膏球作为水泥缓凝剂的用途，其特征在于，磷石膏球的加入量为水泥重量的2-20wt%。