CN103626412B - 一种不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，具体公开了一种不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥的制备方法。该制备方法包括如下步骤：将54～80份烧结氧化镁和20～46份磷酸二氢盐混合，研磨后过100～180目筛，得到不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥。本发明通过在较低的温度下煅烧，可以制成性能良好的、价格低廉的烧结氧化镁原料，不但解决了盐湖提锂过程中的“镁害”问题，还为磷酸镁水泥的生产提供了一种低成本的新的原料途径。
Description
【技术领域】
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥的制备方法。
【背景技术】
磷酸镁水泥是介于陶瓷制品和水泥之间的一种新型材料，通常是由氧化镁与可溶性磷酸盐、及硼砂与硼酸等缓凝剂、矿物掺合料按照一定比例，在酸性条件下通过化学反应，生成以磷酸盐为胶凝相的无机胶凝材料。
磷酸镁水泥具有早期强度高、与环境温度适应性强、变形性小、与旧混凝土粘结强度高、耐磨性、抗冻性、抗盐冻性能和防钢筋锈蚀等耐久性能较好等优点。
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%，其中，金属氧化物粉末主要是烧结氧化镁，调凝材料主要是硼砂、硼酸等硼酸盐缓凝剂。烧结氧化镁是磷酸镁水泥制备中最主要的原材料，目前研究报道所用氧化镁都是通过菱镁矿经过1300～1700℃高温煅烧所得烧结氧化镁。从上述磷酸镁水泥的烧结氧化镁来源与配料组成看出，磷酸镁水泥所用主要原料烧结氧化镁来自菱镁矿，其煅烧温度高、耗能高。另外，其配料组成中还含有两类无机盐-磷酸二氢盐和硼酸盐等，因而决定了其成本昂贵，限制了其工业化推广与应用。不外加硼砂、硼酸等缓凝剂，上述传统的磷酸镁水泥的凝结时间通常在3～5分钟以内，可操作性差，缺乏实际应用价值。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥的制备方法，包括如下步骤：将54～80份烧结氧化镁和20～46份磷酸二氢盐混合，研磨后过100～180目筛，得到不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥；
所述份数均为质量份数。
所述烧结氧化镁采用以下制备方法得到：将盐湖提锂副产品含硼氧化镁置于800～1400℃中煅烧，得到烧结氧化镁。
所述盐湖提锂副产品含硼氧化镁为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。
所述煅烧的时间为3～6h，优选为3h。
所述磷酸二氢盐优选为磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠的一种或至少两种混合物。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：
（1）国内采用盐湖提锂的工业化大生产以来，其副产的含硼氧化镁因活性低、含有不溶性的硼酸镁杂质，一直都没有找到新的利用途径，难以加以充分利用，在盐湖地区形成了新的“镁害”问题，影响了盐湖卤水提锂工艺的正常生产。本发明通过在较低的温度下煅烧，可以制成性能良好的、价格低廉的烧结氧化镁原料，用于制备磷酸镁水泥，不但解决了盐湖提锂过程中的“镁害”问题，还为磷酸镁水泥的生产提供了一种低成本的新的原料途径。
（2）本发明通过在较低温度下煅烧盐湖提锂副产含硼氧化镁，制成的烧结氧化镁中含有少量的游离三氧化二硼（分子式B2O3），对磷酸镁水泥具有良好的缓凝作用，因此，在不需要外加任何硼砂、硼酸等缓凝剂的条件下，就可以实现凝结时间的任意可调，进一步降低了磷酸镁水泥的成本。
（3）本发明制备的磷酸镁水泥材料具有早期强度高、后期强度不倒缩的特点。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
以下通过对比例和实施例进一步阐述本发明，其中实施例仅用于举例说明的目的，并没有限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。
实施例1
原料盐湖提锂副产含硼氧化镁来自中信国安集团公司，化学成分为：MgO含量82.63%，B2O3含量4.63%，Na2O含量1.24%，Li2O含量0.77%，K2O含量0.27%，CaO含量0.14%，SiO2含量0.031%，SO3含量0.76%，其主要矿物组成为：MgO含量52.25%，Mg3B2O6含量12.69%，Mg(OH)2含量35.05%。
将原料盐湖提锂副产含硼氧化镁置于800℃煅烧3h，得到烧结氧化镁；将69份烧结氧化镁与31份磷酸二氢钾混合后，研磨，过180目筛，得到不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥。
实施例2
原料盐湖提锂副产含硼氧化镁来自中信国安集团公司，化学成分为：MgO含量82.63%，B2O3含量4.63%，Na2O含量1.24%，Li2O含量0.77%，K2O含量0.27%，CaO含量0.14%，SiO2含量0.031%，SO3含量0.76%，其主要矿物组成为：MgO含量52.25%，Mg3B2O6含量12.69%，Mg(OH)2含量35.05%。
将原料盐湖提锂副产含硼氧化镁置于1000℃煅烧3h，得到烧结氧化镁；将69份烧结氧化镁与31份磷酸二氢钾混合，研磨后过180目筛，得到不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥。
表1是实施例3～36所采用的实验条件列表。
表1实施例3～36所采用的实验条件数据
续表1
续表1
续表1
续表1
表1中a＝煅烧温度；b＝烧结氧化镁与磷酸二轻盐的质量比。其中，关于磷酸二氢盐的种类，实施例3～15为磷酸二氢钾，实施例16～24为磷酸二氢铵，实施例25～28为磷酸二氢钠，实施例29为磷酸二氢钾：磷酸二氢铵按照质量比1:1的混合物，实施例30为磷酸二氢钾：磷酸二氢钠按照质量比2:1的混合物，实施例31为磷酸二氢铵：磷酸二氢钠按照质量比1:3的混合物，实施例32为磷酸二氢钾：磷酸二氢钠：磷酸二氢铵按照质量比1:1:1的混合物，实施例33为磷酸二氢钾：磷酸二氢钠：磷酸二氢铵按照质量比1:2:1的混合物，实施例34为磷酸二氢钾：磷酸二氢钠：磷酸二氢铵按照质量比3:1:1的混合物，实施例35为磷酸二氢钾：磷酸二氢钠：磷酸二氢铵按照质量比1:1:2的混合物，实施例36为磷酸二氢钾：磷酸二氢钠：磷酸二氢铵按照质量比1:2:3的混合物。除了表1所列的条件外，其余内容同实施例1。
表2是实施例3～36制备的不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥的终凝时间、3h抗压强度、1d抗压强度、3d抗压强度、7d抗压强度和28d抗压强度。由实施例1、实施例2和表2中所列快凝早强磷酸镁水泥的终凝时间和不同龄期抗压强度可以看出，本发明的产品质量稳定，终凝时间在6～75分钟之间可以调节，兼顾了快速凝结和满足工艺操作的双重特点，3h最高抗压强度达到35.6MPa，1d最高抗压强度达到53.2MPa，3d最高抗压强度达到63.3MPa，7d最高抗压强度达到65.4MPa，28d最高抗压强度达到73.8MPa，3h平均抗压强度达到28d抗压强度的35%，1d平均抗压强度达到28d抗压强度的70%，3d平均抗压强度达到28d抗压强度的80%，7d平均抗压强度达到28d抗压强度的90%，充分表明本发明完全符合快速修补材料的快凝、早强、高强、后期强度不倒缩、可操作性好等技术要求，与对比例1和对比例2所制备的传统的磷酸镁水泥相比，具有可操作性好、不降低水泥强度等优点。
表2实施例3～36制备的不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥的性能测试结果
续表2
续表2
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (1)
1.一种不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将54～80份烧结氧化镁和20～46份磷酸二氢盐混合，研磨后过100～180目筛，得到不外加缓凝剂的快凝早强磷酸镁水泥；所述份数均为质量份数；
所述烧结氧化镁采用以下制备方法得到：将盐湖提锂副产品含硼氧化镁置于800～1400℃中煅烧3～6h，得到烧结氧化镁，
所述盐湖提锂副产品含硼氧化镁为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，所述磷酸二氢盐为磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠的一种或至少两种混合物。
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