CN113800805B

CN113800805B - 一种用酸洗磷化废渣制混凝土保塑剂的制备方法

Info

Publication number: CN113800805B
Application number: CN202111047994.9A
Authority: CN
Inventors: 毕万利; 孙明晶; 关岩; 张毅; 孙美硕
Original assignee: Liaoning Keda Zhongchi Magnesium Building Material Technology Co ltd
Current assignee: Liaoning Keda Zhongchi Magnesium Building Material Technology Co ltd
Priority date: 2021-09-08
Filing date: 2021-09-08
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2041-09-08
Also published as: CN113800805A

Abstract

本发明属于混凝土添加剂制造技术领域，具体涉及一种用酸洗磷化废渣制混凝土保塑剂的制备方法，其特征在于，各组份按重量份比计，包括磷酸铁废渣、铁尾矿粉、葡萄糖酸钠。制备过程包括均化混合、活化烘干和计量包装，即得到混凝土保塑剂成品。与现有技术相比，本发明的优点是：1）达到了危废物质的资源化利用，产品应用在混凝土中对抗渗、凝结及工作性能有一定的好处，使混凝土浆体的水化速度变慢，延长水化硬化过程和时间，减缓坍落度损失，成本相应降低。2）抗压强度达到35.8~36.5MPa；静态凝结时间延长至120 min，安定性合格，混凝土2小时坍落度损失25~30毫米，满足了混凝土的坍落度保持性能。

Description

一种用酸洗磷化废渣制混凝土保塑剂的制备方法

技术领域

本发明属于混凝土添加剂制造技术领域，具体涉及一种用酸洗磷化废渣制混凝土保塑剂的制备方法。

技术背景

酸洗磷化废渣是采用酸洗磷化一步法，对钢材进行酸洗时，在酸洗液中不断溶解氧化皮和铁锈(Fe₂O₃)而产生的。当Fe²⁺离子浓度达到饱和时，酸洗磷化液就失去溶解氧化皮的能力，一般要添加双氧水等氧化剂，降低Fe²⁺离子浓度使磷化液继续发挥其作用，每酸洗侵蘸一吨钢就有0.05吨的磷酸铁废渣沉淀生成且需分离出去。磷酸铁废渣一般采取填埋的处理方式，不仅会占用耕地，其中的有害物质还会渗入到地下进入生物循环，最终在人体富集危害人体健康，是“国家危险物名录中HW17类型废物”。

酸洗磷化废渣的主要成分是磷酸二氢铁、磷酸二氢锌等，主要是与钢铁反应生成的沉降物。对磷化废渣进行资源的处理，将磷化废渣内的有用资源提取出来重新利用，避免资源浪费，多年来科技工作者做了很多探索。比如：1)将磷酸铁与烧碱发生反应，生成磷酸钠。向磷酸钠内填加小苏达、水玻璃和复合表面活性剂等几种助剂，可以制成除油效果良好的清洗剂。2)向反应生成的氢氧化铁沉淀物中加入盐酸，生成氯化铁，再加入助絮剂，可以制成水处理剂。3)也可以将反应生成的氢氧化铁沉淀物经热分解反应生成氧化铁，生产氧化铁红。

混凝土保塑剂是一类能在一段时间间隔内减少混凝土坍落度损失的外加剂，主要功能是用于调整外加剂与水泥的相容性、适应性。使混凝土适用于高温季施工、远距离运输、超高程泵送、现场浇筑混凝土；大体积混凝土、自流平混凝土、高强、高性能混凝土等，能够使新拌混凝土具有良好的和易性，且能够使混凝土获得较好的坍落度保持性。多由萘系、脂肪族、氨基、聚羧酸等各种外加剂制备而成。

发明内容

本发明的目的是提供一种用酸洗磷化废渣制混凝土保塑剂的制备方法，克服现有技术的不足，充分利用酸洗磷化废渣资源，与铁尾矿粉和葡萄糖酸钠相配生产混凝土保塑剂，使混凝土浆体的水化速度变慢，延长水化硬化过程和时间，减缓坍落度损失，满足混凝土的坍落度保持性能。

为实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：

一种用酸洗磷化废渣制混凝土保塑剂的制备方法，其特征在于，各组份按重量份比计，包括：磷酸铁废渣70～70.5份、铁尾矿粉29～29.66份、葡萄糖酸钠0.34～1份。

所述磷酸铁废渣取自采用磷酸盐除锈工艺的轧钢企业，其中化学成分按质量百分比为：H₂PO₄ 5～9.5％、SC(NH₂)₂ 0.1～0.5％、FePO₄·2H₂O 90～94.5％。

所述铁尾矿粉取自水洗后的细沙型铁尾矿，其中化学成分按质量百分比为：SiO₂68.68％、CaO 5.25％、MgO 5.57％、Fe₂O₃ 15.13％、Al₂O₃ 2.97％，其余2.4％为不可避免的杂质，烧失率为1.12％。

所述葡萄糖酸钠为工业纯。

一种用酸洗磷化废渣制混凝土保塑剂的制备方法，其特征在于，制备过程包括均化混合、活化烘干和计量包装，具体包括如下步骤：

1)均化混合，将全部配方量的磷酸铁废渣、铁尾矿粉、葡萄糖酸钠按比例配合、经气力机械复合式混料机以4000～6000mm/min线速度连续均化搅拌，得均化系数＝1～1.8的混合物；

2)活化烘干，将混合物送入带有活化环和活化衬板的活化烘干磨，靠混合物自身摩擦升温到60-85℃，使混合物中的硫脲与磷酸继续和废渣中的Fe₂O₃混合生成磷酸铁，实现硫脲与磷酸的去除，当活化粉磨粒度合格后，经负压出磨入储料仓；

3)计量包装，经斗式秤计量后，回转包装机自动包装成袋，即得到混凝土保塑剂成品。

所述混凝土保塑剂成品的密度为1.25～1.63g/cm3，粒度为0.08mm方孔筛筛余小于10％；初凝时间差+60～+120min、抗压强度比7天值为95％、抗压强度比28天值为120％、软化系数为0.55。

所述混凝土保塑剂成品的掺加量为，在普通泵送剂复配中，每吨混凝土中直接掺加保塑剂14～22kg，为胶凝材料用量的3.5％～5.5％。

所述混凝土保塑剂成品的掺加量，在环境温度＞20～35℃的范围内，掺加量为胶凝材料用量的5％～5.5％；在环境温度为10～20℃的范围内，掺加量为胶凝材料用量的3.5％～4.0％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)达到了危废物质的资源化利用，生产的酸洗磷化废渣保塑剂产品应用在C30混凝土中，对抗渗、凝结及工作性能有一定的好处，使混凝土浆体的水化速度变慢，延长水化硬化过程和时间，减缓坍落度损失，成本相应降低。2)通过对酸洗磷化废渣的掺量、抗压强度、凝结时间、安定性等因素的研究，当掺量在4.5～5％时，抗压强度达到35.8～36.5MPa；静态凝结时间延长至120min，安定性合格，混凝土2小时坍落度损失25～30毫米，满足了混凝土的坍落度保持性能。

附图说明

图1是本发明实施例1中的磷酸铁渣原料的XRD图谱。

图2是本发明实施例1中水泥胶凝材料中掺有磷酸铁渣28天的XRD图谱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

在活化烘干磨前经计量加入0.34kg葡萄糖酸钠；29.66kg铁尾矿粉，70kg磷酸铁废渣，经物理活化、连续粉磨后均化入库，计量包装，即制成混凝土保塑剂产品。以C30为例，混凝土保塑剂产品添加量为胶凝材料的3.5％。

实施例2

在烘干磨前经计量、加入0.5kg葡萄糖酸钠；29.5kg铁尾矿粉，70kg磷酸铁渣，经物理活化、连续粉磨后均化入库，计量包装，即制成混凝土保塑剂产品。以C30为例，混凝土保塑剂产品添加量为胶凝材料的4.0％。

实施例3

在烘干磨前经计量、加入0.66kg葡萄糖酸钠；29.34kg铁尾矿粉，70kg磷酸铁废渣，经物理活化、连续粉磨后均化入库，计量包装，即制成混凝土保塑剂产品。以C30为例，混凝土保塑剂产品添加量为胶凝材料的4.5％。

实施例4

在烘干磨前经计量、加入0.83kg葡萄糖酸钠；29.17kg尾矿粉，70kg磷酸铁渣，经物理活化、连续粉磨后均化入库，计量包装，即制成混凝土保塑剂产品。以C30为例，混凝土保塑剂产品添加量为胶凝材料的5.0％。

实施例5

在烘干磨前经计量、加入1kg葡萄糖酸钠；29kg铁尾矿粉，70kg磷酸铁渣，经物理活化、连续粉磨后均化入库，计量包装，即制成混凝土保塑剂产品。以C30为例，混凝土

保塑剂产品添加量为胶凝材料的5.5％。

以上实施例中，磷酸铁废渣取自采用磷酸盐除锈工艺的轧钢企业，其中化学成分按质量百分比为：H₂PO₄ 5～9.5％、SC(NH₂)₂ 0.1～0.5％、FePO₄·2H₂O 90～94.5％。铁尾矿粉取自水洗后的细沙型铁尾矿，其中化学成分按质量百分比为：SiO₂ 68.68％、CaO5.25％、MgO 5.57％、Fe₂O₃ 15.13％、Al₂O₃2.97％，其余2.4％为不可避免的杂质，烧失率为1.12％。葡萄糖酸钠为工业纯。

本发明混凝土保塑剂的制备过程为：1)将全部配方量的磷酸铁废渣、铁尾矿粉、葡萄糖酸钠按比例配合，经气力机械复合式混料机以4500～5500mm/min线速度连续均化搅拌，得均化系数＝1.2～1.6的混合物；2)活化烘干，将混合物送入带有活化环和活化衬板的活化烘干磨，靠混合物自身摩擦升温到65-80℃，使混合物中的硫脲与磷酸继续和废渣中的Fe₂O₃混合生成磷酸铁，实现硫脲与磷酸的去除，当活化粉磨粒度合格后，经负压出磨入储料仓；3)计量包装，经斗式秤计量后，回转包装机自动包装成袋，即得到混凝土保塑剂成品。

对比例1

以C30混凝土为例，添加萘系木质素磺酸钠缓凝剂，添加量为胶凝材料的1.0％。

对比例2

以C30混凝土为例，添加腐植酸钠缓凝剂，添加量为胶凝材料的1.4％。

对比例3

以C30混凝土为例，添加木质素磺酸钙缓凝剂，添加量为胶凝材料的0.3％。

对比例4

以C30混凝土为例，添加聚羧酸缓凝剂，添加量为胶凝材料的2.8％。

实施例与对比例中混凝土性能的检验过程依据国标GB/T14902--2012检验标准，对实施例1-5和对比例1-4进行混凝土中的坍落度和强度的检测。

本发明以上1-5实施例应用在C30混凝土中的坍落度和强度变化如下表1

表1

实施例2	4.0	2.8	220	210	190	--	--	25.5	35.1
										实施例3	4.5	2.8	220	220	215	200	195	24.0	35.8
实施例4	5.0	2.8	220	215	210	195	190	22.9	36.5
										实施例5	5.5	2.8	220	210	200	195	190	26.4	40.5

对比例1-4的参数于表2中。

表2

见图1、图2，是本发明实施例1中的磷酸铁渣原料的XRD图谱，图1证明有带两个结晶水的磷酸铁存在于原料中。图2是本发明实施例1中水泥中掺有磷酸铁渣28天的XRD图谱，在水泥中加入了5％的磷酸铁渣，有学者普遍认为磷酸铁渣原料和水泥发生反应不能产生磷酸钙，通过在XRD图谱中找到了该反应物，说明磷酸铁物质是存在的，且可产

生使混凝土浆体的水化速度变慢的效果，延长了水化硬化过程和时间，减缓坍落度损失，做为废弃物资源再利用，混凝土成本可降低25～40％。

以上实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用酸洗磷化废渣制混凝土保塑剂的制备方法，其特征在于，各组份按重量份比计，包括：磷酸铁废渣70~70.5份、铁尾矿粉29~29.66份、葡萄糖酸钠0.34~1份；

所述磷酸铁废渣取自采用磷酸盐除锈工艺的轧钢企业，其中化学成分按质量百分比为：H₂PO₄5~9.5%、SC（NH₂）₂ 0.1~0.5%、FePO₄·2H₂O 90~94.5%；

所述铁尾矿粉取自水洗后的细沙型铁尾矿，其中化学成分按质量百分比为：SiO₂68.68%、CaO 5.25%、MgO 5.57%、Fe₂O₃15.13%、Al₂O₃2.97%，其余2.4%为不可避免的杂质，烧失率为1.12%；所述葡萄糖酸钠为工业纯。

2.根据权利要求1所述的一种用酸洗磷化废渣制混凝土保塑剂的制备方法，其特征在于，制备过程包括均化混合、活化烘干和计量包装，具体包括如下步骤：

1）均化混合，将全部配方量的磷酸铁废渣、铁尾矿粉、葡萄糖酸钠按比例配合、经气力机械复合式混料机以4000~6000mm/min线速度连续均化搅拌，得均化系数=1~1.8的混合物；

2）活化烘干，将混合物送入带有活化环和活化衬板的活化烘干磨，靠混合物自身摩擦升温到60-85℃，使混合物中的硫脲与磷酸继续和废渣中的Fe₂O₃混合生成磷酸铁，实现硫脲与磷酸的去除，当活化粉磨粒度合格后，经负压出磨入储料仓；

3）计量包装，经斗式秤计量后，回转包装机自动包装成袋，即得到混凝土保塑剂成品。

3.根据权利要求2所述的一种用酸洗磷化废渣制混凝土保塑剂的制备方法，其特征在于，所述混凝土保塑剂成品的密度为1.25~1.63g/cm³，粒度为0.08mm方孔筛筛余小于10%；初凝时间差 +60~+120min、抗压强度比7天值为95%、抗压强度比28天值为120%、软化系数0.55。

4.根据权利要求2所述的一种用酸洗磷化废渣制混凝土保塑剂的制备方法，其特征在于，所述混凝土保塑剂成品的掺加量为，在普通泵送剂复配中，每吨混凝土中直接掺加保塑剂14~22kg，为胶凝材料用量的3.5%~5.5%。

5.根据权利要求2所述的一种用酸洗磷化废渣制混凝土保塑剂的制备方法，其特征在于，所述混凝土保塑剂成品的掺加量，在环境温度＞20~35℃的范围内，掺加量为胶凝材料用量的5%~5.5%；在环境温度为10~20℃的范围内，掺加量为胶凝材料用量的3.5%~4.0%。