CN105801062B - 利用磷固体废弃物制备地面自流平材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用磷固体废弃物制备地面自流平材料的方法，是将磷渣100、粉煤灰10～12、水泥8～9、磷尾矿80～90、陶砂200～210、纤维3～4混合搅拌均匀得固体混合料；活性激发剂12～14、减水剂0.3～0.4、保水剂0.2‑0.4加水混合均匀得液体混合料；固、液体混合料混合搅拌得地面自流平材料流平材料。本发明利用活性激发剂激发磷渣、粉煤灰作为胶凝材料，利用磷尾矿代替河砂作为产品的集料，利用减水剂充分调节流变性能和力学性能，利用陶粒调节材料的密度等级，绝干密度可达1100kg/m³，甚至更低。本材料参照相关标准测定，各项指标完全满足要求，材料轻质保温性能、抗折强度和抗开裂性能好。

Description

利用磷固体废弃物制备地面自流平材料的方法

技术领域

[0001] 本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种利用磷固体废弃物制备地面自流平材料 的方法。

背景技术

[0002] 磷渣是利用电炉法制取黄磷过程中产生的一种工业废渣，在用电炉法制取黄磷 时，所得到的熔融物的主要成分为硅酸钙，经过淬冷后，可得粒化电炉磷渣，即为磷渣。磷渣 的主要成分为CaO和Si〇2,平均含量多在90%以上，粒径为0.5〜5mm，密度为0.8〜1.0t/m3， 通常为黄白色或灰白色。根据冷却方式的不同，可分为两种：1)熔融物采用极冷方式时，产 生玻璃体结构的粒状磷渣;2)熔融物采用自然冷却时，产生硬度较大的块状磷渣。每生产一 吨黄磷约产生8〜10t磷渣，废弃的磷渣如果得不到有效利用，而长期露天堆放，其中的磷、 氟及有毒元素经雨淋后将会渗透到土层当中，从而造成环境污染。

[0003]粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废 弃物。随着我国电力行业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。这些粉煤灰如果不经 处理，就会产生扬尘，污染大气，威胁着人们的生活健康。研宄粉煤灰的综合利用，将其变废 为宝，将产生巨大的经济效益和社会效益。

[0004]磷尾矿是磷矿浮选精矿过程中剩余的固体废料。磷尾矿的成分随磷矿成分的不同 而产生差异，主要成分为白云石和磷灰石等。由于我国磷矿石的品位不高，产生了大量的磷 尾矿废料，每生产3吨磷矿，要排放1吨磷尾矿。磷尾矿的堆积，会占用大量的土地。磷尾矿受 到腐蚀时，其中的重金属化学元素会发生化学迁移，将污染大气和水土，严重时会导致土地 退化，威胁人类生命安全。

[0005]自流平材料是一种以无机胶凝材料或有机材料为基料，与超塑化剂等外加剂及细 河砂等干混而成的建筑地面找平材料。在实际应用过程中，按规定的水灰比加水拌合均匀 后，机械泵送或人工施工后，靠浆体在自身重力作用下形成平整表面，省去了人工抹平环 节，施工速度大大加快。而且自流平材料形成后的表面平整度好，强度也较高。

[0006]国内有许多利用磷渣、粉煤灰、磷尾矿等制备建筑材料的方法:CN103755186公布 了^种改性磷渣粉及利用该磷渣粉制备的混凝土及混凝土的制法”，以磷渣粉、有机盐和 阳离子淀粉三种组成改性磷渣粉，其中有机盐和阳离子淀粉为激发剂;CN103553515公布了 “一种掺有磷渣粉的干粉抹灰砂楽”，选用的原料为普通硅酸盐水泥、磷渣粉、矿渣粉、磷渣 粉活性激发剂、纤维素醚、乳胶粉、改性凹凸棒土和河砂，产品适用于砌块抹灰、内外墙和顶 棚抹灰。CN105016634公布了 “一种快硬早强磷渣基胶凝材料及其制备方法，，，是将粒化电炉 磷渣、石墨尾矿和水泥熟料分别粉磨:将粒化电炉磷渣粉磨至比表面积450〜510m2/kg，石 墨尾矿粉磨至比表面积410〜460m2/kg，水泥熟料粉磨至比表面积370〜420m2/kg;再将分别 粉磨所得的粒化电炉磷渣粉、石墨尾矿粉、水泥熟料粉与其他组分，即磷石膏、硫酸铝和碱 性成分按质量配比混合均匀，该胶凝材料具有快硬、早强特点的磷渣基胶凝材料

发明内容

[0007]本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种利用固体废弃物为原料，生产成本 低，材料轻质保温性能、抗折强度和抗开裂性能好的利用磷固体废弃物制备地面自流平材 料流平材料的方法。

[0008]本发明目的的实现方式为，利用磷固体废弃物制备地面自流平材料流平材料的方 法，具体步骤如下：

[0009] 1)按重量份数取:磷渣100、粉煤灰^)〜;^、水泥8〜9、磷尾矿80〜90、陶砂200〜 210、纤维3〜4混合搅拌3-5min，得固体混合料；

[0010] 2)按重量份数取:活性激发剂12〜14、减水剂〇 • 3〜〇 • 4、保水剂0 • 2-0 • 4加水50〜 60，搅拌3-5min，混合均匀，得液体混合料；

[0011] 3)将步骤丨)和步骤2)所得的固体混合料和液体混合料搅拌，得利用磷固体废弃物 制备地面自流平材料流平材料。

[0012]所述磷渣为用电炉法制取黄磷时产生的工业废渣；

[0013] 所述水泥为硫铝酸盐水泥；

[0014] 所述纤维为聚丙烯纤维；

[0015]所述活性激发剂为模数1.4的水玻璃和氢氧化钠的混合物，水玻璃和氢氧化钠的 质量比为1:1;

[0016]所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂，其有效固含量为46% ;

[0017]所述的保水剂是羟乙基甲基纤维素醚与淀粉醚的混合物，其质量比为1:2。

[0018]本发明利用活性激发剂激发磷渣、粉煤灰作为胶凝材料，产品强度与水泥制品强 度相当；利用磷尾矿代替河砂作为产品的集料，利用陶粒调节材料的密度等级，绝干密度可 达1100kg/m3,甚至更低;减水剂的加入可以充分调节材料的流变性能和力学性能。

[0019]本发明制备的高流态自流平材料参照标准JC/T1023-2007《石膏基自流平砂浆》进 行测定，完全满足要求。产品利废率高、强度良好，是一种绿色环保的自流平材料。

[0020]本发明相对于其他发明的优点如下：

[0021] 1)大量利用了固体废弃物，包括磷渣、粉煤灰、磷尾矿等，利用率在90%以上；

[0022] 2)采用磷尾矿和陶砂作为集料制备地面自流平材料，可以降低成本，增加轻质保 温性能；

[0023] 3)掺加了纤维组分，增强了地面自流平材料的抗折强度和抗开裂性能。

具体实施方式

[0024] 本发明是将磷渣100、粉煤灰10〜12、水泥8〜9、磷尾矿80〜90、陶砂200〜210、纤 维3〜4混合搅拌均匀得固体混合料;活性激发剂12〜14、减水剂0.3〜0.4、保水剂0.2-0.4 加水混合均匀得液体混合料;固、液体混合料混合搅拌得地面自流平材料流平材料。

[0025] 所述磷渣为用电炉法制取黄磷时产生的工业废渣，磷渣碱度系数>1，质量系数〉 1.2,采用湿磨的方法磨细至比表面积>500m2/kg。

[0026]所述的粉煤灰为II级粉煤灰，其比表面积为460m2/kg。

[0027] 所述水泥为硫铝酸盐水泥。所述的陶砂粒径为l-4mm。

[0028]所述的磷尾矿，细度模数为2.0〜2.5。

[0029]所述纤维为聚丙烯纤维,长度为6—i 2mm，直径为i 5ym。

[0030]所述活性激发剂为模数1 • 4的水玻璃和氢氧化钠的混合物，质量比为i : i [OO31]所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂，其有效固含量为46% ;

[0032]所述的保水剂是羟乙基甲基纤维素醚与淀粉醚的混合物，其质量比为丨：2。

[0033]本发明的基本原理:磷渣和粉煤灰的主要化学成分相似，都为si〇2、Ca〇和Al2〇3等 化合物，磨细后^有一定的潜在活性，在合适活性激发剂的情况下表现出胶凝性能。磷渣中 的P和F等具有缓凝作用，可以适当减缓碱激发材料凝结时间短的问题。硫招酸盐水泥可以 为材料体系提供早期强度，磷渣粉和粉煤灰在激发的情况下可以为材料体系提供后期强 度，材料体系内部结构比较致密，强度较高。

[0034]本发明f的磷尾矿是固体废弃物，粒度比较小，级配单一，单独代替河砂配比的砂 浆强度比较小。采用适当粒径的陶砂掺入磷尾矿中，配制成粒度适中，级配良好的复合材 料，当作集料配制成的砂浆容重等级小（陶砂密度小的原因）、强度比较高、保温效果好(陶 砂内部有空隙，保温效果好于河砂)的地面材料。

[0035]本发明中的保水剂可以增加粘稠性和保水性能，减水剂可以减小用水量，提高材 料体系的强度。纤维的加入可以保证材料耐久性能良好，收缩小，不开裂。

[0036]下面用具体实施例详述本发明。

[0037] 实施例1:

[0038] 1)按重量份数取:磷渣100、粉煤灰12、硫铝酸盐水泥8、磷尾矿90、陶砂200、聚丙烯 纤维3混合搅拌3-5min，得固体混合料；

[0039] 2)按重量份数取:活性激发剂14、聚羧酸高效减水剂〇 • 4、保水剂0.2、水60，搅拌3- 5min，混合均勾，得液体混合料；

[0040] 3)将步骤1)和步骤2)所得的固体混合料和液体混合料搅拌，得地面自流平材料。

[0041 ]其中：所述的磷渣为用电炉法制取黄磷时产生的工业废渣，其碱度系数i • 〇，质量 系数1_ 25,采用湿磨的方法磨细至比表面积5〇〇m2/kg。所述的粉煤灰为n级粉煤灰，其比表 面积为460m2/kg。所述的水泥为硫铝酸盐水泥;所述的磷尾矿，细度模数为2.3。所述的陶 砂，其粒径为l-4mra。所述的聚丙烯纤维长度为6_12_，直径为15M!。所述的活性激发剂为水 玻璃(模数1.4)和氢氧化钠混合物，水玻璃和氢氧化钠的质量比为1:1。所述的聚羧酸高效 减水剂有效固含量为46%。所述的保水剂是羟乙基甲基纤维素醚和淀粉醚的复合物，其质 量比为1:2。

[0042]本实施例的地面自流平材料按照以上水灰比加水搅拌后施工，其基本性能为:24h 抗折强度为4_2Mpa，24h抗压强度为17.0Mpa，绝干抗折强度10.7Mpa，绝干抗压强度 54 • 5Mpa，绝干密度1150kg/m3，30min流动度损失为2mm，初凝时间84min，终凝时间140min， 收缩率为〇. 024%，绝干拉伸粘结强度为1.3Mpa。

[0043]实施例2、同实施例1，不同的是，

[0044] 1)按重量份数取:磷渣100、粉煤灰12、硫铝酸盐水泥8、磷尾矿90、陶砂210、聚丙烯 纤维3，混合搅拌3-5min，得固体混合料；

[0045] 2)按重量份数取:活性激发剂12、聚羧酸高效减水剂〇 • 4、保水剂0.2、水55，搅拌3- 5min，混合均勾，得液体混合料。

[0046]本实施例的地面自流平材料按照以上水灰比加水搅拌后施工。该材料的基本性能 为:24h抗折强度为4 • OMpa，24h抗压强度为15 • 3Mpa，绝干抗折强度10 • 5Mpa，绝千抗压强度 62 • 8Mpa，绝干密度1100kg/m3，3〇min流动度损失为2mm，初凝时间8〇min，终凝时间丨犯―… 收缩率为〇.〇23%，绝干拉伸粘结强度为1.31^&。 、 ’

[0047]实施例3、同实施例1，不同的是，

[0048] 1)按重量份数取:磷渣100、粉煤灰10、硫铝酸盐水泥9、磷尾矿90、陶砂200、聚丙烯 纤维4，混合搅拌3_5min，得固体混合料； ’

[0049] 2)按重量份数取:活性激发剂12、聚羧酸高效减水剂〇 • 4、保水剂〇. 5、水50，搅拌3_ 5min，混合均匀，得液体混合料。

[0050]本实施例的地面自流平材料按照以上水灰比加水搅拌后施工。该材料的基本性能 为:24h抗折强度为4 • OMpa，24h抗压强度为18 • 3Mpa，绝干抗折强度• IMpa，绝千抗压强度 61 • 6Mpa，绝干密度1150kg/m3，3〇min流动度损失为2mm，初凝时间78min，终凝时间135min， 收缩率为0.024 %，绝干拉伸粘结强度为1.2Mpa。 、 ’

[0051] 实施例4、同实施例1，不同的是，

[0052] 1)按重量份数取:磷渣100、粉煤灰10、硫铝酸盐水泥9、磷尾矿80、陶砂200、聚丙烯 纤维4，混合搅拌3-5min，得固体混合料；

[0053] 2)按重量份数取:活性激发剂14、聚羧酸高效减水剂〇 • 4、保水剂〇. 4、水50，搅拌3_ 5min，混合均匀，得液体混合料

[00M]本实施例的地面自流平材料按照以上水灰比加水搅拌后施工。该材料的基本性能 为:24h抗折强度为5 • IMpa，24h抗压强度为15 • 2Mpa,绝干抗折强度12.3Mpa，绝干抗压强度 67 • 7Mpa，绝干密度1150kg/m3，30min流动度损失为2ram，初凝时间75min，终凝时间I30min， 收缩率为0• 024% ,绝千拉伸粘结强度为1.2Mpa。 、 ’

Claims (6)

1.利用磷固体废弃物制备地面自流平材料的方法，其特征在于.是用下述方法制备的， 制备的具体步骤如下： ^ 1) 按重量份数取:磷渣100、粉煤灰10〜12、水泥8〜9、磷尾矿80〜90、陶砂200〜210、纤 维3〜4混合搅拌3_5min，得固体混合料； 2) 按重量份数取:活性激发剂I2〜14、减水剂〇.3〜〇. 4、保水剂〇 • 2-0 • 4，加水50〜60， 搅拌3-5min，混合均匀，得液体混合料； 3) 将步骤1)和步骤2)所得的固体混合料和液体混合料搅拌，得利用磷固体废弃物制备 地面自流平材料； 所述磷渣为用电炉法制取黄磷时产生的工业废渣； 所述水泥为硫铝酸盐水泥； 所述纤维为聚丙烯纤维； 所述活性激发剂为模数1 • 4的水玻璃和氢氧化钠的混合物，水玻璃和氢氧化钠的质量 比为1:1; 所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂，其有效固含量为46% ; 所述的保水剂是羟乙基甲基纤维素醚与淀粉醚的混合物，其质量比为1: 2。

2.根据权利要求1所述的利用磷固体废弃物制备地面自流平材料的方法，其特征在于： 所述的磷渣碱度系数>1，质量系数>1.2,采用湿磨的方法磨细至比表面积>500tn2/kg。

3.根据权利要求1所述的利用磷固体废弃物制备地面自流平材料的方法，其特征在于： 所述的粉煤灰为II级粉煤灰，其比表面积为460m2/kg。

4.根据权利要求1所述的利用磷固体废弃物制备地面自流平材料的方法，其特征在于： 所述的磷尾矿，细度模数为2.0〜2.5。

5. 根据权利要求1所述的利用磷固体废弃物制备地面自流平材料的方法，其特征在于： 所述的陶砂，其粒径为l-4mm。

6. 根据权利要求1所述的利用磷固体废弃物制备地面自流平材料的方法，其特征在于： 所述的纤维长度为6-12mm，直径为15ym。