CN108002724A - 一种两步煅烧制备磷石膏基胶凝材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两步煅烧制备磷石膏基胶凝材料的方法,本发明中对磷石膏进行水洗、酸洗处理,有效促进磷石膏中的CaSO4·2H2O向无水CaSO4的晶型转变速率,提高磷石膏中无水CaSO4含量,实现磷石膏深度净化,避免杂质对磷石膏的煅烧产生影响,降低煅烧温度;之后粉煤灰、活性炭混合研磨,经快烧脱水、还原气氛下高温烧结的两段式煅烧,得到磷石膏基胶凝材料,活性炭和粉煤灰的加入可以为磷石膏的分解提供还原气氛,促进磷石膏的分解,提高磷石膏的分解率。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域,具体涉及一种两步煅烧制备磷石膏基胶凝材料的方法。
背景技术
磷石膏是湿法生产磷酸的副产物,其主要成分是 CaSO4·2H2O,其中还包含一些H+,可溶性 P2O5以及 F等一些杂质。这些杂质限制了磷石膏的综合利用。磷石膏在建材方面的应用,主要有制建筑石膏粉、石膏板和石膏砌块,用作水泥缓凝剂和制硫酸联产水泥等。但由于含有可溶性 P 和 F,会使水泥过度水化,致使水泥的凝结时间过长;磷石膏中可溶性P2O5会影响磷石膏胶凝材料水化硬化后制品的外观形貌。
磷石膏资源化的研究进程中,磷石膏分解技术的理论研究是其热点之一,目标是将磷石膏中的CaSO4分解成SO2与CaO,分别用作生产硫酸和水泥的原料。在空气气氛中,磷石膏热分解起始温度为1000℃,终结分解温度为1370℃,氧气的存在有利于磷石膏中CaSO4的稳定,抑制磷石膏的分解。
发明内容
本发明提供了一种两步煅烧制备磷石膏基胶凝材料的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种两步煅烧制备磷石膏基胶凝材料的方法,将磷石膏经水洗、酸洗处理,进行深度除杂净化,之后粉煤灰、活性炭混合研磨,经快烧脱水、还原气氛下高温烧结的两段式煅烧。
具体步骤如下:
(1)按照2-4:1的液固比将80-100份磷石膏放入水中,充分搅拌10-15分钟,静置30-40分钟后,将上层水液倒出,如此反复冲洗2-3遍,在50-70℃温度下干燥8-13小时;
(2)按照8-10:1的液固比,将上述水洗后的磷石膏加入到配制好的30%硫酸溶液中,搅拌酸洗25-40分钟后,快速过滤,滤饼采用去离子水充分洗涤后,在100-110℃烘箱中干燥2-5小时;
(3)将10-16份粉煤灰、13-20份活性炭放入球磨机中混合均匀粉磨,然后加入按照物料质量5-8%的水,再将上述酸洗后的磷石膏经粉磨处理后,加入到球磨机中,继续研磨混合均匀,经成球机制球造粒;
(4)先将电炉升温至预设温度后,然后将上述球料平铺在钢板上,迅速放入电炉中,到达预设时间20-40s后,将物料取出,完成预烧制脱水;
(5)取出后立即放置于马弗炉中,通入10% CO气氛下,在950-1150℃温度下保温30-60分钟,将煅烧后的物料取出后进行粉磨,过80μm网筛,得到磷石膏基胶凝材料。
其中,所述步骤(2)酸洗条件具体参数为:酸洗温度在80-90℃,搅拌转速在250-400r/min。
其中,所述步骤(3)中粉磨处理后的磷石膏粉体比表面积在180-200m2/kg。
其中,所述步骤(4)预设温度在750-850℃。
本发明有益效果如下:
本发明中对磷石膏采用水洗、酸洗进行除杂处理,有效脱除磷石膏晶体表面中含有可溶性硅、铝、铁、氟、钾等杂质元素的化合物,在水洗过程中,磷石膏中的CaSO4·2H2O缓慢向无水CaSO4转变,在此阶段CaSO4·2H2O的相对含量减少,而无水CaSO4相对含量增多,再经硫酸酸洗阶段,有效促进磷石膏中的CaSO4·2H2O向无水CaSO4的晶型转变速率,磷石膏中含有的CaSO4·2H2O绝大部分转化为无水CaSO4,使得CaSO4·2H2O晶体内部包裹的杂质充分释放出来,实现磷石膏深度净化,避免杂质对磷石膏的煅烧产生影响,降低煅烧温度;之后经快速烧结,进一步对磷石膏进行脱杂脱水处理,再经高温煅烧,使CaSO4分解产生CaO,与粉煤灰中的SiO2、Al2O3发生反应,生成对水硬性材料强度具有决定性作用的活性矿物,提高胶凝性能,活性炭和粉煤灰的加入可以为磷石膏的分解提供还原气氛,促进磷石膏的分解,提高磷石膏的分解率。
具体实施方式
一种两步煅烧制备磷石膏基胶凝材料的方法,将磷石膏经水洗、酸洗处理,进行深度除杂净化,之后粉煤灰、活性炭混合研磨,经快烧脱水、还原气氛下高温烧结的两段式煅烧,得到磷石膏基胶凝材料。
具体步骤如下:
(1)按照3:1的液固比将90份磷石膏放入水中,充分搅拌15分钟,静置40分钟后,将上层水液倒出,如此反复冲洗3遍,在55℃温度下干燥10小时;
(2)按照10:1的液固比,将上述水洗后的磷石膏加入到配制好的30%硫酸溶液中,在温度85℃、搅拌转速300r/min条件下,搅拌酸洗40分钟后,快速过滤,滤饼采用去离子水充分洗涤后,在105℃烘箱中干燥4小时;
(3)将13份粉煤灰、17份活性炭放入球磨机中混合均匀粉磨,然后加入按照物料质量8%的水,再将上述酸洗后的磷石膏经粉磨处理后,加入到球磨机中,继续研磨混合均匀,经成球机制球造粒;
(4)先将电炉升温至820℃后,然后将上述球料平铺在钢板上,迅速放入电炉中,到达预设时间30s后,将物料取出,完成预烧制脱水;
(5)取出后立即放置于马弗炉中,通入10% CO气氛下,在1080℃温度下保温40分钟,将煅烧后的物料取出后进行粉磨,过80μm网筛,得到磷石膏基胶凝材料。
其中,所述步骤(3)中粉磨处理后的磷石膏粉体比表面积在180m2/kg。
Claims (5)
1.一种两步煅烧制备磷石膏基胶凝材料的方法,其特征在于,将磷石膏经水洗、酸洗处理,进行深度除杂净化,之后粉煤灰、活性炭混合研磨,经快烧脱水、还原气氛下高温烧结的两段式煅烧,得到磷石膏基胶凝材料。
2.根据权利要求1所述的一种两步煅烧制备磷石膏基胶凝材料的方法,其特征在于,具体步骤如下:
(1)按照2-4:1的液固比将80-100份磷石膏放入水中,充分搅拌10-15分钟,静置30-40分钟后,将上层水液倒出,如此反复冲洗2-3遍,在50-70℃温度下干燥8-13小时;
(2)按照8-10:1的液固比,将上述水洗后的磷石膏加入到配制好的30%硫酸溶液中,搅拌酸洗25-40分钟后,快速过滤,滤饼采用去离子水充分洗涤后,在100-110℃烘箱中干燥2-5小时;
(3)将10-16份粉煤灰、13-20份活性炭放入球磨机中混合均匀粉磨,然后加入按照物料质量5-8%的水,再将上述酸洗后的磷石膏经粉磨处理后,加入到球磨机中,继续研磨混合均匀,经成球机制球造粒;
(4)先将电炉升温至预设温度后,然后将上述球料平铺在钢板上,迅速放入电炉中,到达预设时间20-40s后,将物料取出,完成预烧制脱水;
(5)取出后立即放置于马弗炉中,通入10% CO气氛下,在950-1150℃温度下保温30-60分钟,将煅烧后的物料取出后进行粉磨,过80μm网筛,得到磷石膏基胶凝材料。
3.根据权利要求2所述的一种两步煅烧制备磷石膏基胶凝材料的方法,其特征在于,所述步骤(2)酸洗条件具体参数为:酸洗温度在80-90℃,搅拌转速在250-400r/min。
4.根据权利要求2所述的一种两步煅烧制备磷石膏基胶凝材料的方法,其特征在于,所述步骤(3)中粉磨处理后的磷石膏粉体比表面积在180-200m2/kg。
5.根据权利要求2所述的一种两步煅烧制备磷石膏基胶凝材料的方法,其特征在于,所述步骤(4)预设温度在750-850℃。
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