CN113185178A - 一种磷石膏水泥缓凝剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷石膏水泥缓凝剂及其制备方法，所述的缓凝剂由基础料和复合改性剂制备而成；复合改性剂作为外加剂占基础料重量的1.5～5.0％；基础料由以下重量份的组分组成：磷石膏30～70份、粉煤灰15～40份、生石灰1～10份、水分3～8份；复合改性剂由以下重量份的组分组成：无水硫酸钠10～60份、氟硅酸钠10～70份、烷基酚聚氧乙烯醚1～10份、聚酯型聚羧酸减水剂1～6份。所述的缓凝剂的制备方法为：将所有的原料混合，搅拌均匀，得到混合料，将混合料压制成型，养护10～48小时，破碎，烘干，得到所述的磷石膏水泥缓凝剂。该缓凝剂的缓凝效果与天然石膏相当，而且提高了水泥的强度。该缓凝剂的制备方法简单，操作方便，制备成本低。

Description

一种磷石膏水泥缓凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及再生资源综合利用技术领域，具体涉及一种磷石膏水泥缓凝剂及其制备方法。
背景技术
在磷化工生产磷酸的方法当中，最主要的方法是利用硫酸分解磷矿，主要产物为磷酸和硫酸钙，这种方法称为硫酸法，也称为萃取法或湿法。在湿法磷酸生产过程中，随着温度和磷酸浓度的不同，反应产生的硫酸钙可能是无水物CaSO4(硬石膏)，半水合物CaSO4·0.5H2O(半水石膏)或二水合物CaSO4·2H2O(二水石膏)。这种硫酸钙废渣其结构与天然二水石膏相似，一般称为磷石膏。
有研究表明，磷石膏对硅酸盐水泥性能的影响其原因主要是可溶性磷和氟阻碍了铝酸三钙和硅酸三钙的早期水化速度，也有一些学者认为磷石膏中杂质对磷石膏的溶解和脱水性能产生一定阻碍作用进而影响到水泥的缓凝时间。
磷石膏在代替天然石膏直接作缓凝剂使用时，由于上述原因，使得水泥的凝结时间延长，强度降低，以致不堪使用，所以在将磷石膏作缓凝剂使用前，必须对磷石膏进行改性。
发明内容
基于上述现有技术，本发明提供了一种磷石膏水泥缓凝剂及其制备方法，该缓凝剂的缓凝效果与天然石膏相当，而且提高了水泥的强度。
该缓凝剂的制备方法简单，操作方便，制备成本低。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种磷石膏水泥缓凝剂，由基础料和复合改性剂制备而成，复合改性剂作为外加剂占基础料重量的1.5～5.0％；
基础料由以下重量份的组分组成：磷石膏30～70份、粉煤灰15～40份、生石灰1～10份、水分3～8份；
复合改性剂由以下重量份的组分组成：无水硫酸钠10～60份、氟硅酸钠10～70份、烷基酚聚氧乙烯醚1～10份、聚酯型聚羧酸减水剂1～6份。
进一步，所述的聚酯型聚羧酸减水剂为甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物。
进一步，所述的磷石膏水泥缓凝剂的掺量为3～10％。
一种磷石膏水泥缓凝剂的制备方法，包括如下步骤：
将磷石膏、粉煤灰、生石灰、无水硫酸钠、氟硅酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、聚酯型聚羧酸减水剂和水混合，搅拌均匀，得到混合料，将混合料压制成型，养护10～48小时，破碎，烘干，得到所述的磷石膏水泥缓凝剂。
进一步，养护时，温度为20～30℃，湿度为80～100％。
进一步，烘干时的温度为40～60℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果和优点在于：
1、本发明的缓凝剂能克服普通磷石膏缓凝剂致使水泥凝结时间延长太多和强度降低的缺陷，使用本发明的缓凝剂对水泥进行调凝，其缓凝效果和天然石膏相当，还提高了水泥的抗折强度和抗压强度，提高了水泥质量，降低了水泥的施工成本。
2、本发明在磷石膏的基础上，添加粉煤灰和石灰，让有害的磷、氟转化为磷酸盐、氟盐矿物等惰性物，再添加上述的复合改性剂，才能保证水泥的凝结时间和强度等性能符合要求。
3、本发明的缓凝剂制备方法简单，操作方便，制备成本低，适合大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
以下实施例和对比例所使用的聚酯型聚羧酸减水剂的生产厂家为苏州弗克技术股份有限公司，牌号为C1029。
实施例1
一种磷石膏水泥缓凝剂，由基础料和复合改性剂制备而成，复合改性剂作为外加剂占基础料重量的2.5％；
基础料以下列重量份的组分组成：
Figure BDA0003066059070000021
复合改性剂由以下重量份的组分组成：
Figure BDA0003066059070000031
上述的磷石膏水泥缓凝剂的制备方法，其步骤如下：
将磷石膏、粉煤灰、生石灰、无水硫酸钠、氟硅酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、聚酯型聚羧酸减水剂和水混合，搅拌均匀，得到混合料，将混合料压制成型，在温度为25℃、湿度100％的条件下养护36小时，破碎，在低温40℃烘干，得到所述的磷石膏水泥缓凝剂。
实施例2
一种磷石膏水泥缓凝剂，由基础料和复合改性剂制备而成，复合改性剂作为外加剂占基础料重量的2.5％；
基础料以下列重量份的组分组成：
Figure BDA0003066059070000032
复合改性剂由以下重量份的组分组成：
Figure BDA0003066059070000033
上述的磷石膏水泥缓凝剂的制备方法，其步骤如下：
将磷石膏、粉煤灰、生石灰、无水硫酸钠、氟硅酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、聚酯型聚羧酸减水剂和水混合，搅拌均匀，得到混合料，将混合料压制成型，在温度为25℃、湿度100％的条件下养护36小时，破碎，在低温40℃烘干，得到所述的磷石膏水泥缓凝剂。
对比例1
一种磷石膏水泥缓凝剂，由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0003066059070000041
上述的磷石膏水泥缓凝剂的制备方法，其步骤如下：
将磷石膏、粉煤灰、生石灰和适量的水混合，搅拌均匀，得到混合料，将混合料压制成型，在温度为25℃、湿度100％的条件下养护36小时，破碎，在低温40℃烘干，得到所述的磷石膏水泥缓凝剂。
对比例2
一种磷石膏水泥缓凝剂，由基础料和复合改性剂制备而成，复合改性剂作为外加剂占基础料重量的2.5％；
基础料以下列重量份的组分组成：
Figure BDA0003066059070000042
复合改性剂由以下列重量份的组分组成：
Figure BDA0003066059070000043
上述的磷石膏水泥缓凝剂的制备方法，其步骤如下：
将磷石膏、粉煤灰、生石灰、无水硫酸钠、氟硅酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚酯型聚羧酸减水剂和适量的水混合，搅拌均匀，得到混合料，将混合料压制成型，在温度为25℃、湿度100％的条件下养护36小时，破碎，在低温40℃烘干，得到所述的磷石膏水泥缓凝剂。
对比例3
一种磷石膏水泥缓凝剂，由基础料和复合改性剂制备而成，复合改性剂作为外加剂占基础料重量的2.5％；
基础料以下列重量份的组分组成：
Figure BDA0003066059070000051
复合改性剂由以下列重量份的组分组成：
Figure BDA0003066059070000052
上述的磷石膏水泥缓凝剂的制备方法，其步骤如下：
将磷石膏、粉煤灰、生石灰、无水硫酸钠、氟硅酸钠、十二烷基苯磺酸钠、HSB脂肪族高效减水剂和水混合，搅拌均匀，得到混合料，将混合料压制成型，在温度为25℃、湿度100％的条件下养护36小时，破碎，在低温40℃烘干，得到所述的磷石膏水泥缓凝剂。
对比例4
一种磷石膏水泥缓凝剂，由基础料和复合改性剂制备而成，复合改性剂作为外加剂占基础料重量的2.5％；
基础料以下列重量份的组分组成：
Figure BDA0003066059070000053
复合改性剂由以下重量份的组分组成：
Figure BDA0003066059070000054
Figure BDA0003066059070000061
上述的磷石膏水泥缓凝剂的制备方法，其步骤如下：
将磷石膏、粉煤灰、生石灰、无水硫酸钠、氟硅酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚钠、HSB脂肪族高效减水剂和水混合，搅拌均匀，得到混合料，将混合料压制成型，在温度为25℃、湿度100％的条件下养护36小时，破碎，在低温40℃烘干，得到所述的磷石膏水泥缓凝剂。
将实施例1-2磷石膏水泥缓凝剂、对比例1-4制备的磷石膏水泥缓凝剂、磷石膏和天然石膏分别同水泥熟料掺合均匀后，经一起磨细，即得水泥，其中各缓凝剂的掺量均为2.5％。不同的缓凝剂对水泥物理性能的影响如下表所示：
Figure BDA0003066059070000062
从上表可知，本发明的缓凝剂对水泥进行调凝时，复合改性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚作为表面活性剂、聚酯型聚羧酸减水剂作为减水剂时，其调凝效果最好，水泥的初凝和终凝时间均极其接近天然石膏的效果，而不使用复合改性剂或采用其他复合改性剂时，水泥的初凝和终凝时间均比使用天然石膏过长；本发明的缓凝剂与天然石膏相比，水泥凝结时间相当，还提高了水泥的抗折强度和抗压强度。

Claims (6)

1.一种磷石膏水泥缓凝剂，其特征在于由基础料和复合改性剂制备而成，复合改性剂作为外加剂占基础料重量的1.5～5.0％；
基础料由以下重量份的组分组成：磷石膏30～70份、粉煤灰15～40份、生石灰1～10份、水分3～8份；
复合改性剂由以下重量份的组分组成：无水硫酸钠10～60份、氟硅酸钠10～70份、烷基酚聚氧乙烯醚1～10份、聚酯型聚羧酸减水剂1～6份。
2.根据权利要求1所述的磷石膏水泥缓凝剂，其特征在于：所述的聚酯型聚羧酸减水剂为甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物。
3.根据权利要求1所述的磷石膏水泥缓凝剂，其特征在于：所述的磷石膏水泥缓凝剂的掺量为1～7％。
4.一种权利要求1所述的磷石膏水泥缓凝剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将磷石膏、粉煤灰、生石灰、无水硫酸钠、氟硅酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、聚酯型聚羧酸减水剂和水混合，搅拌均匀，得到混合料，将混合料压制成型，养护10～48小时，破碎，烘干，得到所述的磷石膏水泥缓凝剂。
5.根据权利要求4所述的磷石膏水泥缓凝剂的制备方法，其特征在于：养护时，温度为20～30℃，湿度为80～100％。
6.根据权利要求4所述的磷石膏水泥缓凝剂的制备方法，其特征在于：烘干时的温度为30～60℃。
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