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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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B11/00—Calcium sulfate cements
    • C04B11/26—Calcium sulfate cements strating from chemical gypsum; starting from phosphogypsum or from waste, e.g. purification products of smoke

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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

一种两步煅烧制备磷石膏基胶凝材料的方法
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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