CN110436805A - 嵌缝石膏粉及其制备方法和磷石膏的无害化处理方法 - Google Patents

Abstract

一种嵌缝石膏粉及其采用的磷石膏的无害化处理方法。所述磷石膏的无害化处理方法包括下述步骤：将磷石膏的pH调至中性或弱碱性，煅烧一段时间，一次陈化，粉磨，在粉磨后的磷石膏中加入固化剂并混合均匀，二次陈化，得到无害化处理的磷石膏粉。所述嵌缝石膏粉包括100重量份经无害化处理的磷石膏粉、10‑30重量份重钙、5‑20重量份白水泥、0.2‑1.5重量份发泡剂、1‑5重量份缓凝剂、5‑20重量份可再分散乳胶粉和5‑25重量份保水剂。还提供了一种制备嵌缝石膏粉的方法。本申请开辟了一种实现磷石膏再利用的有效方式，有利于磷石膏资源化利用，并且制备出的嵌缝石膏粉的各项性能均符合国家标准。

Description

嵌缝石膏粉及其制备方法和磷石膏的无害化处理方法

技术领域

本申请涉及但不限于建筑材料领域，特别涉及但不限于嵌缝石膏粉及其制备方法，和其采用的磷石膏的无害化处理方法。

背景技术

磷石膏是湿法制取磷酸过程的工业副产品，每生产1吨磷酸约产生5吨的磷石膏，目前我国磷石膏累计堆存量已超3亿吨。每年用于磷石膏堆放的费用高达数百万元。由于磷石膏含有有害物质，其大量排放，不仅增加费用，占用大面积场地进行堆放，而且污染环境，给人类健康和生态环境带来危害。

磷石膏中含有磷、氟和有机物等杂质，这些杂质影响了磷石膏的综合利用。因此，需要开发去除磷石膏中的杂质实现磷石膏再利用的方法。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请提供了一种实现磷石膏再利用的有效方式，有利于磷石膏资源化利用。

具体地，本申请提供了一种磷石膏的无害化处理方法，所述方法包括下述步骤：将磷石膏的pH调至中性或弱碱性，煅烧一段时间，一次陈化，粉磨，在粉磨后的磷石膏中加入固化剂并混合均匀，二次陈化，得到无害化处理的磷石膏粉。

在一些实施方式中，所述固化剂可以选自氟硅酸盐类固化剂和胺类固化剂中的任意一种或更多种。

在一些实施方式中，所述氟硅酸盐类固化剂可以选自氟硅酸镁、氟硅酸锌、氟硅酸钙和氟硅酸钠中的任意一种或更多种。

在一些实施方式中，所述胺类固化剂可以选自4,4’-二氨基二苯基甲烷、三乙烯四胺、二乙烯三胺、N-羟甲基丙烯酰胺、聚丙稀苯胺、间苯二胺和四乙基溴化胺中的任意一种或更多种。

当所述固化剂为胺类固化剂时，还要向粉磨后的磷石膏中加入促进剂。在一些实施方式中，所述促进剂可以选自水杨酸、甲醛、苯甲醛、甲醇、乙醇、正丙醇、叔丁醇、异丁醇和环己醇中的任意一种或更多种。

在一些实施方式中，所述胺类固化剂与所述促进剂的重量比可以为1:0.5-1。

在一些实施方式中，所述磷石膏与所述固化剂的重量比可以为100:5-10。

在一些实施方式中，可以用生石灰粉将磷石膏的pH调至6.8-8。生石灰粉CaO与磷石膏中的可溶性P₂O₅、F^-发生反应生成惰性物质，可消除可溶性磷和氟的危害。

在一些实施方式中，所述煅烧的温度可以为150-200℃，时间可以为1.5-4小时。

在一些实施方式中，所述一次陈化的时间可以为24-72小时，所述二次陈化的时间可以为24小时。

在一些实施方式中，所述粉磨可以为粉磨至磷石膏能够通过80目筛，并且在过80目筛后得到的磷石膏粉中，能通过200目筛的磷石膏粉的含量不低于30％。

本申请还提供了一种嵌缝石膏粉，所述嵌缝石膏粉包括以下重量份的各组分：

其中，所述磷石膏粉通过如上所述的磷石膏的无害化处理方法得到。

在一些实施方式中，所述重钙可以为300-600目的超白重钙粉。

在一些实施方式中，所述白水泥的强度等级可以为32.5。

在一些实施方式中，所述发泡剂可以选自十二烷基硫酸铵、碳酸氢钠和碳酸氢铵中的任意一种或更多种。

在一些实施方式中，所述缓凝剂可以选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或更多种。

在一些实施方式中，所述蛋白质类缓凝剂可以选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的任意一种或更多种。

在一些实施方式中，所述保水剂可以选自羟丙基甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾和聚丙烯酸铵中的任意一种或更多种。

在一些实施方式中，所述保水剂可以为粘度等级为40000-200000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素。

在一些实施方式中，所述保水剂可以为粘度等级为60000-100000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素。

本申请还提供了一种制备如上所述的嵌缝石膏粉的方法，所述方法包括以下步骤：

对磷石膏进行无害化处理：将磷石膏的pH调至中性或弱碱性，煅烧一段时间，一次陈化，粉磨，在粉磨后的磷石膏中加入固化剂并混合均匀，二次陈化，得到无害化处理的磷石膏粉；

将无害化处理的磷石膏粉、重钙、白水泥、缓凝剂、发泡剂、可再分散乳胶粉、保水剂混合均匀，得到所述嵌缝石膏粉。

在一些实施方式中，所述生石灰粉的使用量可以为所述磷石膏的重量的0.2-1.0％。

在施工现场将嵌缝石膏粉与水混合，即可得到无毒无害、绿色环保的嵌缝石膏，用于孔洞缝隙修补，局部平整修补。

本申请通过碱中和改善磷石膏的酸性，通过煅烧除去磷石膏中的有机物杂质，采用固化剂有效阻止磷石膏中的杂质离子对石膏颗粒间双电层结构的破坏和损伤，限制杂质离子的交换活动。固化剂产生的化学力能封闭杂质离子的扩散路径，使石膏颗粒凝聚力增强，在磷石膏遇水凝结硬化的过程中胶结固化，不再渗透扩散出磷石膏外，从而使得经过上述无害化处理后得到的磷石膏能够达到建筑石膏的国家标准，代替传统的天然石膏去生产嵌缝石膏粉，实现了大宗固体废弃物——磷石膏的再利用。同时，制备的嵌缝石膏粉的各项力学性能均满足使用要求。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

以下实施例中所使用的磷石膏产自湖北兴发化工集团股份有限公司；重钙为300-600目的超白重钙粉，购买自天津市燕东矿产品有限公司；白水泥的强度等级为32.5，购买自郑州康辉耐材有限公司；可再分散乳胶粉购买自山东戈麦斯化工有限公司；羟丙基甲基纤维素为粘度等级为60000-100000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素，购买自河北得力纤维素科技有限公司；缓凝剂为曲周县申辉石膏缓凝剂有限公司产的降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂；其他原料均为普通市售产品。

实施例1

磷石膏无害化处理制备磷石膏粉，具体步骤如下：

步骤1：用生石灰粉将磷石膏的pH值调节至7.2。

步骤2：将步骤1得到的磷石膏在170℃的马沸炉中煅烧2小时，陈化48小时，粉磨5分钟，过80目筛，其中能通过200目筛的粉体含量为35％。

步骤3：将步骤2得到的磷石膏粉中加入氟硅酸镁，磷石膏粉与氟硅酸镁的重量比为100:6，充分搅拌，继续陈化24小时，得到无害化处理的磷石膏粉。

实施例2

磷石膏无害化处理制备磷石膏粉，具体步骤如下：

步骤1：用生石灰粉将磷石膏的pH值调节至6.8。

步骤2：将步骤1得到的磷石膏在160℃的马沸炉中煅烧2小时，陈化48小时，粉磨5分钟，过80目筛，其中能通过200目筛的粉体含量为32％。

步骤3：将步骤2得到的磷石膏粉中加入氟硅酸钠，磷石膏粉与氟硅酸钠的重量比为100:8，充分搅拌，继续陈化24小时，得到无害化处理的磷石膏粉。

实施例3

磷石膏无害化处理制备磷石膏粉，具体步骤如下：

步骤1：用生石灰粉将磷石膏的pH值调节至7.7。

步骤2：将步骤1得到的磷石膏在190℃的马沸炉中煅烧2小时，陈化48小时，粉磨5分钟，过80目筛，其中能通过200目筛的粉体含量为38％。

步骤3：将步骤2得到的磷石膏粉中加入N-羟甲基丙烯酰胺、水杨酸，磷石膏粉与N-羟甲基丙烯酰胺、水杨酸的重量比为100:10:6，充分搅拌，继续陈化24小时，得到无害化处理的磷石膏粉。

对比例1

2.0级普通建筑石膏粉，购买自北新集团建材股份有限公司涿州分公司。

对比例2

不经处理的磷石膏粉，产自湖北兴发化工集团股份有限公司。

测试例1

参照中国国家标准GB/T9776-2008《建筑石膏》对实施例1-3及对比例1-2的磷石膏粉进行测试，检测磷石膏粉的物理力学性能，结果见表1。

表1磷石膏粉的物理力学性能

从表1可以看出，本申请实施例经无害化处理工艺制备的磷石膏粉具有与普通2.0级建筑石膏相似的物理力学性能。

实施例4

采用实施例1的无害化处理的磷石膏粉制备实施例4的嵌缝石膏，步骤如下：

步骤1：按比例称量原料组分，其中实施例1所制备的磷石膏粉、重钙、白水泥、发泡剂(十二烷基硫酸铵)、缓凝剂、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素的重量比为100:10:15:0.3:1.2:7.6:10。

步骤2：将称量好的各组分混合均匀，得到嵌缝石膏粉。

在施工现场将嵌缝石膏粉与水混合，即可得到无毒无害、绿色环保的嵌缝石膏，可用于孔洞缝隙修补，局部平整修补。

实施例5

采用实施例1的无害化处理的磷石膏粉制备实施例5的嵌缝石膏，步骤如下：

步骤1：按比例称量原料组分，其中实施例1所制备的磷石膏粉、重钙、白水泥、发泡剂(十二烷基硫酸铵)、缓凝剂、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素的重量比为100:15:8:0.7:2.3:10:16。

步骤2：将称量好的各组分混合均匀，得到嵌缝石膏粉。

在施工现场将嵌缝石膏粉与水混合，即可得到无毒无害、绿色环保的嵌缝石膏，用于孔洞缝隙修补，局部平整修补。

实施例6

采用实施例1的无害化处理的磷石膏粉制备实施例6的嵌缝石膏，步骤如下：

步骤1：按比例称量原料组分，其中实施例1所制备的磷石膏粉、重钙、白水泥、发泡剂(碳酸氢钠)、缓凝剂、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素的重量比为100:25:20:1.2:4.3:17:20。

步骤2：将称量好的各组分混合均匀，得到嵌缝石膏粉。

在施工现场将嵌缝石膏粉与水混合，即可得到无毒无害、绿色环保的嵌缝石膏，用于孔洞缝隙修补，局部平整修补。

对比例3

市售普通嵌缝石膏粉，购买自北新集团建材股份有限公司。

测试例2

参照中国国家标准JC/T2075-2011《嵌缝石膏》对实施例4-6及对比例3的嵌缝石膏粉进行测试，检测嵌缝石膏的物理力学性能，结果见表2。

表2嵌缝石膏粉的物理力学性能

从表2可以看出，本申请实施例制备的嵌缝石膏粉，在性能上能够满足建材行业标准要求的物理力学性能。

本申请中的性能指标检测依据国家及行业标准。通过本申请的配方和制备工艺生产的磷石膏和嵌缝石膏分，均满足或高于中国国家标准的要求。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种磷石膏的无害化处理方法，所述方法包括下述步骤：将磷石膏的pH调至中性或弱碱性，煅烧一段时间，一次陈化，粉磨，在粉磨后的磷石膏中加入固化剂并混合均匀，二次陈化，得到无害化处理的磷石膏粉。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述固化剂选自氟硅酸盐类固化剂和胺类固化剂中的任意一种或更多种，当所述固化剂为胺类固化剂时，还要向粉磨后的磷石膏中加入促进剂；任选地，所述胺类固化剂与所述促进剂的重量比为1:0.5-1。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述氟硅酸盐类固化剂选自氟硅酸镁、氟硅酸锌、氟硅酸钙和氟硅酸钠中的任意一种或更多种；

任选地，所述胺类固化剂选自4,4’-二氨基二苯基甲烷、三乙烯四胺、二乙烯三胺、N-羟甲基丙烯酰胺、聚丙稀苯胺、间苯二胺和四乙基溴化胺中的任意一种或更多种；

任选地，所述促进剂选自水杨酸、甲醛、苯甲醛、甲醇、乙醇、正丙醇、叔丁醇、异丁醇和环己醇中的任意一种或更多种。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述磷石膏与所述固化剂的重量比为100:5-10。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，用生石灰粉将磷石膏的pH调至6.8-8；

任选地，

所述煅烧的温度为150-200℃，时间为1.5-4小时；

所述一次陈化的时间为24-72小时，所述二次陈化的时间为24小时；

所述粉磨为粉磨至磷石膏能够通过80目筛，并且在过80目筛后得到的磷石膏粉中，能通过200目筛的磷石膏粉的含量不低于30％。

6.一种嵌缝石膏粉，所述嵌缝石膏粉包括以下重量份的各组分：

其中，所述磷石膏粉通过根据权利要求1-5中任一项所述的方法制备得到。

7.根据权利要求6所述的嵌缝石膏粉，其中，所述重钙为300-600目的超白重钙粉；

任选地，所述白水泥的强度等级为32.5；

任选地，所述发泡剂选自十二烷基硫酸铵、碳酸氢钠和碳酸氢铵中的任意一种或更多种。

8.根据权利要求6所述的嵌缝石膏粉，其中，所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或更多种；任选地，选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的任意一种或更多种。

9.根据权利要求6所述的嵌缝石膏粉，其中，所述保水剂选自羟丙基甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾和聚丙烯酸铵中的任意一种或更多种；

任选地，所述保水剂为粘度等级为40000-200000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素，还任选地，为粘度等级为60000-100000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素。

10.一种制备根据权利要求6-9中任一项所述的嵌缝石膏粉的方法，所述方法包括以下步骤：

对磷石膏进行无害化处理：将磷石膏的pH调至中性或弱碱性，煅烧一段时间，一次陈化，粉磨，在粉磨后的磷石膏中加入固化剂并混合均匀，二次陈化，得到无害化处理的磷石膏粉；

将无害化处理的磷石膏粉、重钙、白水泥、缓凝剂、发泡剂、可再分散乳胶粉、保水剂混合均匀，得到所述嵌缝石膏粉。