CN105503007B - 一种基于磷石膏的水泥缓凝剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于磷石膏的水泥缓凝剂，由如下重量份的原料制备而成：磷石膏60～80份、沥青废料25～35份、石灰4～8份，水玻璃1～3份，12‑羟基硬脂酸0.4～0.8份，无水硫酸钠2～4份，十二烷基苯磺酸钠0.6～1份，水3～7份。本发明提供的基于磷石膏的水泥缓凝剂能克服普通磷石膏缓凝剂致使水泥凝结时间(特别是终凝时间)延长太多的缺陷，该缓凝剂与使用天然石膏制成的缓凝剂对水泥物理性能的影响基本一致。

Description

一种基于磷石膏的水泥缓凝剂
技术领域
本发明属于建筑领域，涉及一种建筑材料，具体涉及一种基于磷石膏的水泥缓凝剂。
背景技术
磷石膏是磷肥工业中生产磷酸时产生的废料，每生产1吨磷酸会排放大约5吨废渣。由于磷化工工业的快速壮大发展，磷石膏废料产量也快速增长。当前，全球磷石膏废渣的每年排放约2.8亿吨，而我国排放量约占20％，截止最新数据显示，我国约有2亿吨磷石膏堆积存放。磷石膏主要化学成份为二水石膏(CaSO4·2H2O)，类似于天然石膏，然而因为磷石膏含有可溶性磷、氟及游离酸和其他杂质，随意排放会对环境造成严重污染。因此，磷肥生产企业均需专门设立堆场，不仅占用土地，而且堆渣费用高，而且磷石膏长期堆存会污染水资源，对生态环境造成破坏。
磷石膏替代天然石膏用作水泥缓凝剂，不仅节约大量宝贵石膏资源，而且变废为宝、成本低廉，具有重要的环保意义和经济意义，成为磷石膏废弃物综合再利用的主要途径之一。磷石膏的主要化学成份为二水石膏，质量约为80％-98％，同时有少量杂质存在。由于它含有残留的H3PO4和HF以及未反应的H2SO4，因而磷石膏会表现出弱酸性。磷石膏作为一种重要的再生石膏资源，纯度较高，通常SO3的质量百分比大于或等于40％，比天然石膏中的有效SO3含量高。可溶磷是磷石膏中最主要的酸性杂质，来源于未反应的磷酸盐与残留的磷酸，经过洗涤过滤之后仍可部分保留在磷石膏中。直接应用于工业生产水泥时，这些杂质会延长水泥凝结时间，同时造成产品表面粉化，影响水泥表面光洁度。因而需要对磷石膏经过适当改性处理，才能取代天然石膏用于水泥生产。
煅烧工艺可以使有害磷转变成惰性的磷酸盐矿物，从而不会影响水泥的凝结时间及强度。但是煅烧工艺能耗大，产量有限。水洗法是磷石膏的传统预处理主要工艺之一。磷石膏中的可溶性杂质一般附着在二水硫酸钙晶体的表面，包括可溶性磷酸盐、氟以及游离的磷酸等，这些杂质一般经过水洗处理之后就会基本除去。但水洗除杂的能力有限，所以需要反复多次进行水洗处理方可达到效果；同时水洗后需要大量水分蒸发烘干，因此不但造成大量能量浪费，处理成本高，更为主要是的容易造成二次水资源严重污染问题，因此难以大量推广应用。而石灰中和处理需要大量的石灰用量，一般需要10％含量的石灰才能有效降低可溶磷含量，而石灰价格昂贵，所以使企业的经济效益严重下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于磷石膏的水泥缓凝剂，该缓凝剂能克服普通磷石膏缓凝剂致使水泥凝结时间(特别是终凝时间)延长太多的缺陷，该缓凝剂与使用天然石膏制成的缓凝剂对水泥物理性能的影响基本一致。
上述目的是通过如下技术方案得以实现的：
一种基于磷石膏的水泥缓凝剂，由如下重量份的原料制备而成：磷石膏60～80份、沥青废料25～35份、石灰4～8份，水玻璃1～3份，12-羟基硬脂酸0.4～0.8份，无水硫酸钠2～4份，十二烷基苯磺酸钠0.6～1份，水3～7份；
其中，所述磷石膏为磷肥工业中生产磷酸时产生的废料，主要化学成份为二水石膏，二水石膏的重量百分含量为80％～98％；所述沥青废料为沥青生产过程中产生的废料，二氧化硅的含量为48～51％，三氧化二铁的含量为5～7％，三氧化二铝的含量为18～21％，氧化钙的含量为11～13％，氧化镁的含量为2～4％，二氧化钛的含量为0.5～1.5％，三氧化硫的含量为1～2％，均为重量百分含量。
优选地，磷石膏70份、沥青废料30份、石灰6份，水玻璃2份，12-羟基硬脂酸0.6份，无水硫酸钠3份，十二烷基苯磺酸钠0.8份，水5份。
优选地，磷石膏60份、沥青废料25份、石灰4份，水玻璃1份，12-羟基硬脂酸0.4份，无水硫酸钠2份，十二烷基苯磺酸钠0.6份，水3份。
优选地，磷石膏80份、沥青废料35份、石灰8份，水玻璃3份，12-羟基硬脂酸0.8份，无水硫酸钠4份，十二烷基苯磺酸钠1份，水7份。
上述基于磷石膏的水泥缓凝剂的制备方法，先将各原料充分搅拌均匀，再经成球机制成球状的磷石膏水泥缓凝剂，最后自然陈化10～14小时。
本发明的优点：
(1)本发明提供的基于磷石膏的水泥缓凝剂能克服普通磷石膏缓凝剂致使水泥凝结时间(特别是终凝时间)延长太多的缺陷，该缓凝剂与使用天然石膏制成的缓凝剂对水泥物理性能的影响基本一致。
(2)本发明提供的基于磷石膏的水泥缓凝剂制备原料简单易得，成本低廉，制备工艺简单，真正实现“变废为宝”。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
本发明所使用的磷石膏为磷肥工业中生产磷酸时产生的废料，主要化学成份为二水石膏，二水石膏的重量百分含量为80％～98％；所述沥青废料为沥青生产过程中产生的废料，二氧化硅的含量为48～51％，三氧化二铁的含量为5～7％，三氧化二铝的含量为18～21％，氧化钙的含量为11～13％，氧化镁的含量为2～4％，二氧化钛的含量为0.5～1.5％，三氧化硫的含量为1～2％，均为重量百分含量。
实施例1：基于磷石膏的水泥缓凝剂制备
由如下重量份的原料制备而成：磷石膏70份、沥青废料30份、石灰6份，水玻璃2份，12-羟基硬脂酸0.6份，无水硫酸钠3份，十二烷基苯磺酸钠0.8份，水5份。
制备方法：先将各原料充分搅拌均匀，再经成球机制成球状的磷石膏水泥缓凝剂，最后自然陈化12小时。
实施例2：基于磷石膏的水泥缓凝剂制备
由如下重量份的原料制备而成：磷石膏60份、沥青废料25份、石灰4份，水玻璃1份，12-羟基硬脂酸0.4份，无水硫酸钠2份，十二烷基苯磺酸钠0.6份，水3份。
制备方法：先将各原料充分搅拌均匀，再经成球机制成球状的磷石膏水泥缓凝剂，最后自然陈化10小时。
实施例3：基于磷石膏的水泥缓凝剂制备
由如下重量份的原料制备而成：磷石膏80份、沥青废料35份、石灰8份，水玻璃3份，12-羟基硬脂酸0.8份，无水硫酸钠4份，十二烷基苯磺酸钠1份，水7份。
制备方法：先将各原料充分搅拌均匀，再经成球机制成球状的磷石膏水泥缓凝剂，最后自然陈化14小时。
实施例4：实施例1的对比，不添加12-羟基硬脂酸
由如下重量份的原料制备而成：磷石膏70份、沥青废料30份、石灰6份，水玻璃2份，无水硫酸钠3份，十二烷基苯磺酸钠0.8份，水5份。
制备方法：先将各原料充分搅拌均匀，再经成球机制成球状的磷石膏水泥缓凝剂，最后自然陈化12小时。
实施例5：实施例1的对比，不添加十二烷基苯磺酸钠
由如下重量份的原料制备而成：磷石膏70份、沥青废料30份、石灰6份，水玻璃2份，12-羟基硬脂酸0.6份，无水硫酸钠3份，十二烷基苯磺酸钠0.8份，水5份。
制备方法：先将各原料充分搅拌均匀，再经成球机制成球状的磷石膏水泥缓凝剂，最后自然陈化12小时。
实施例6：实施例1的对比，不添加12-羟基硬脂酸和十二烷基苯磺酸钠
由如下重量份的原料制备而成：磷石膏70份、沥青废料30份、石灰6份，水玻璃2份，12-羟基硬脂酸0.6份，无水硫酸钠3份，水5份。
制备方法：先将各原料充分搅拌均匀，再经成球机制成球状的磷石膏水泥缓凝剂，最后自然陈化12小时。
实施例7：对水泥物理性能影响
磷石膏作水泥缓凝剂时，影响水泥性能的主要是磷石膏中可溶性微量组分，如磷酸或磷酸盐、氟化物和一部分有机化合物，它们在生产的洗涤过程中未被除去，所以与天然石膏相比，掺入磷石膏后，凝结时间有所延长，特别是终凝时间延长较多。
下表中列出了实施例1～6制备的缓凝剂对水泥物理性能的影响，并与市面上天然石膏制备的缓凝剂进行了比较。
结果表明，本发明提供的基于磷石膏的水泥缓凝剂能克服普通磷石膏缓凝剂致使水泥凝结时间(特别是终凝时间)延长太多的缺陷，该缓凝剂与使用天然石膏制成的缓凝剂对水泥物理性能的影响基本一致；同时还可以提高水泥的抗折强度。本发明的水泥缓凝剂的优异效果与添加的12-羟基硬脂酸和十二烷基苯磺酸钠有关，二者呈协同作用。
上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (5)

1.一种基于磷石膏的水泥缓凝剂，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成：磷石膏60～80份、沥青废料25～35份、石灰4～8份，水玻璃1～3份，12-羟基硬脂酸0.4～0.8份，无水硫酸钠2～4份，十二烷基苯磺酸钠0.6～1份，水3～7份；
其中，所述磷石膏为磷肥工业中生产磷酸时产生的废料，主要化学成分为二水石膏，二水石膏的重量百分含量为80％～98％；所述沥青废料为沥青生产过程中产生的废料，二氧化硅的含量为48～51％，三氧化二铁的含量为5～7％，三氧化二铝的含量为18～21％，氧化钙的含量为11～13％，氧化镁的含量为2～4％，二氧化钛的含量为0.5～1.5％，三氧化硫的含量为1～2％，均为重量百分含量。
2.根据权利要求1所述的基于磷石膏的水泥缓凝剂，其特征在于：磷石膏70份、沥青废料30份、石灰6份，水玻璃2份，12-羟基硬脂酸0.6份，无水硫酸钠3份，十二烷基苯磺酸钠0.8份，水5份。
3.根据权利要求1所述的基于磷石膏的水泥缓凝剂，其特征在于：磷石膏60份、沥青废料25份、石灰4份，水玻璃1份，12-羟基硬脂酸0.4份，无水硫酸钠2份，十二烷基苯磺酸钠0.6份，水3份。
4.根据权利要求1所述的基于磷石膏的水泥缓凝剂，其特征在于：磷石膏80份、沥青废料35份、石灰8份，水玻璃3份，12-羟基硬脂酸0.8份，无水硫酸钠4份，十二烷基苯磺酸钠1份，水7份。
5.权利要求1～4任一所述的基于磷石膏的水泥缓凝剂的制备方法，其特征在于：先将各原料充分搅拌均匀，再经成球机制成球状的磷石膏水泥缓凝剂，最后自然陈化10～14小时。
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