CN117105551A - 一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法 - Google Patents
一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117105551A CN117105551A CN202310876597.5A CN202310876597A CN117105551A CN 117105551 A CN117105551 A CN 117105551A CN 202310876597 A CN202310876597 A CN 202310876597A CN 117105551 A CN117105551 A CN 117105551A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phosphogypsum
- particle size
- size distribution
- raw material
- modification method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 67
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000002715 modification method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 abstract description 4
- 238000012216 screening Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004566 building material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000010100 anticoagulation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- -1 building blocks Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
- B07B15/00—Combinations of apparatus for separating solids from solids by dry methods applicable to bulk material, e.g. loose articles fit to be handled like bulk material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C04B11/005—Preparing or treating the raw materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crushing And Grinding (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法，属于建筑材料技术领域。本发明通过将磷建筑石膏原料进行筛分‑球磨‑混合‑风选四个步骤，生产工艺简单，能耗低，成本小，无废水废气产生。改性得到的高强度磷建筑石膏强度高，标准稠度用水量低，且石膏的凝结时间长。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法。
背景技术
磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的固体废渣，每产生1t磷酸约需消耗2t硫酸，同时产生4～5t磷石膏。目前磷石膏年排放量约为7000万t，综合利用率在40％左右。磷石膏资源化利用的重要途径是制备磷建筑石膏，用于制作建筑砌块、石膏板等建筑材料。
磷石膏制备磷建筑石膏的核心工艺是煅烧，采用高温是二水硫酸钙转变为半水硫酸。由于含有磷、氟等有害物质，以及粒径分布不良，磷建筑石膏普遍存在强度较低，凝结时间快的特性，制约着磷建筑石膏的广泛应用。现有工艺在制备磷建筑石膏时一般采用水洗法，石灰中和法，浮选，闪烧等预处理工艺针对磷石膏中的磷、氟等有害物质进行处理，来提高磷建筑石膏性能。但针对磷石膏的粒径分布不良这一问题，目前并没有相应的改良工艺。
目前磷建筑石膏性能普遍只能勉强达到国家标准中一级的性能要求，与天然建筑石膏、脱硫建筑石膏等还存在着性能差距。因此，为进一步提升磷建筑石膏性能，就必须对磷建筑石膏的粒径分布进行调整和优化。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法。本发明所述方法能够降低磷建筑石膏的强度，有效降低磷建筑石膏的用水量，延长凝结时间。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法，包括如下步骤：
S1：对磷建筑石膏原料进行粒径分布测试，去除10μm以下颗粒，合并200μm粒径以上颗粒，然后获得粒径分布曲线f0(D)。
S2：将f0(D)与标准分布曲线F(D)进行对比，选择筛分粒径D1、D2、D3、…Dn，其中，Dn满足f(D)＝F(D)-f0(D)＝0。
S3：将磷建筑石膏原料按照粒径D1、D2、D3、…Dn进行筛分，得到原料粒径范围0-D1、D1-D2、D2-D3、…Dn-1-Dn的n+1份原料，分别记为原料1、原料2、…、原料m。
S4：原料1～原料m中若原料满足f(D)＝F(D)-f0(D)＞0，则将原料进行球磨处理；若原料满足f(D)＝F(D)-f0(D)≤0，则原料无需进行处理。
S5：将步骤S4中处理或未处理的原料1～原料m进行混合，然后采用风选去除小于10μm的颗粒粉料。
根据紧密堆积理论，满足粒径分布满足标准分布曲线F(D)，可以减小磷建筑石膏粉体堆积状态下的内部孔隙率，使得其堆积密度达到最大。根据水膜理论，磷建筑石膏的拌和用水一部分用于填充粉体堆积状态下的内部空隙里，剩余水在石膏颗粒表面形成水膜，水膜厚度越大，磷建筑石膏的流动度越好，粒径分布设计后的磷建筑石膏内部孔隙率减小，使得更多的拌合用水可以在石膏颗粒表面形成水膜，提高磷建筑石膏净浆的流动度，所以能有效减低磷建筑石膏的标准稠度用水量，同时使得磷建筑石膏硬化后内部孔隙大幅度减小，从而提高磷建筑石膏的力学性能。同时结合风选去除小于10μm的小颗粒粉料，可以大幅度降低磷建筑石膏的比表面积，降低磷建筑石膏水化使得水化活性，从而延长磷建筑石膏的凝结时间。
作为本发明的优选实施方式，当200≥D≥10时，标准分布曲线为F(D)＝8.4-8*0.99^D；当D＞200或D＜10时，F(D)＝0。
作为本发明的优选实施方式，所述S4中，球磨处理的料球比1:2，球磨时间为0.6*(Dn-Dn-1)min。
本发明还要求保护所述基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法改进制备的高强度磷建筑石膏。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：首先，本发明通过粒径分布设计，在不引新的外加剂等材料的条件下，可以大幅度改善磷建筑石膏的力学强度，降低标准稠度用水量，延长石膏的凝结时间，而且针对不同的磷建筑石膏的适用性强；其次，针对同一原料来源的磷磷建筑石膏，本发明仅需进行一次粒径设计，后续生产过程中，磷建筑石膏仅需要进行筛分-球磨-混合-风选四个步骤，生产工艺简单，能耗低，成本小，无废水废气产生。
附图说明
图1为磷建筑石膏原料粒径分布曲线与标准曲线的对比图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例
一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法，包括如下步骤：
S1：对磷建筑石膏原料进行粒径分布测试，去除10μm以下颗粒，合并200μm粒径以上颗粒，然后获得粒径分布曲线f0(D)。
S2：将f0(D)与标准分布曲线F(D)进行对比，选择筛分粒径D1＝20μm、D2＝32μm、D3＝63μm、…Dn＝160μm，其中，Dn满足f(D)＝F(D)-f0(D)＝0；图1为粒径分布曲线f0(D)与标准分布曲线F(D)的对比图。
S3：将磷建筑石膏原料按照粒径D1、D2、D3、…Dn进行筛分，得到原料1：0-20μm、原料2：20-32μm、原料3：32-63μm、原料4：63-160μm、原料5：160-200μm；。
S4：将原料2球磨7.2min、原料4球磨58.2min，球磨处理的料球比1:2，其他原料无需进行处理。
S5：将球磨后的原料2和原料4，以及未球磨的原料1、原料3和原料5进行混合，然后采用风选去除小于10μm的颗粒粉料，得到改性后的磷建筑石膏。
对磷建筑石膏改性前和改性后的力学性能进行测试，结果如表1。
表1为磷建筑石膏改性前和改性后的力学性能结果
根据表1可知，经过本发明所述基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法得到的改性后磷建筑石膏的标稠用水量少于磷建筑石膏原料，并且经过改性后抗折强度和抗压强度明显增强，另外抗凝时间也明显延长。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (4)
1.一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：对磷建筑石膏原料进行粒径分布测试，去除10μm以下颗粒，合并200μm粒径以上颗粒，然后获得粒径分布曲线f0(D)；
S2：将f0(D)与标准曲线F(D)进行对比，选择筛分粒径D1、D2、D3、…Dn，其中，Dn满足f(D)＝F(D)-f0(D)＝0；
S3：将磷建筑石膏原料按照粒径D1、D2、D3、…Dn进行筛分，得到原料粒径范围0-D1、D1-D2、D2-D3、…Dn-1-Dn的n+1份原料，分别记为原料1、原料2、…、原料m；
S4：原料1～原料m中若原料满足f(D)＝F(D)-f0(D)＞0，则将原料进行球磨处理；若原料满足f(D)＝F(D)-f0(D)≤0，则原料无需进行处理；
S5：将步骤S4中处理或未处理的原料1～原料m进行混合，然后采用风选去除小于10μm的颗粒粉料。
2.如权利要求1所述基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法，其特征在于，当200≥D≥10时，标准分布曲线为F(D)＝8.4-8*0.99^D；当D＞200或D＜10时，F(D)＝0。
3.如权利要求1所述基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法，其特征在于，所述S4中，球磨处理的料球比1:2，球磨时间为0.6*(Dn-Dn-1)min。
4.如权利要求1-3任一项所述基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法改进制备的高强度磷建筑石膏。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310876597.5A CN117105551A (zh) | 2023-07-17 | 2023-07-17 | 一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310876597.5A CN117105551A (zh) | 2023-07-17 | 2023-07-17 | 一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117105551A true CN117105551A (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=88802875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310876597.5A Pending CN117105551A (zh) | 2023-07-17 | 2023-07-17 | 一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117105551A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103274616A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-09-04 | 西南科技大学 | 一种磷石膏生产磷建筑石膏的方法 |
| CN105293961A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-02-03 | 江苏一夫科技股份有限公司 | 一种磷石膏制备建筑石膏粉的方法 |
| RU2610186C1 (ru) * | 2015-10-15 | 2017-02-08 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" | Способ переработки фосфогипса |
| CN110218013A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-10 | 长沙紫宸科技开发有限公司 | 用改进型立磨系统生产磷石膏建筑石膏粉的方法与设备 |
| CN114031319A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-02-11 | 新希望化工投资有限公司 | 一种磷石膏生产建筑石膏粉的方法 |
| CN115724606A (zh) * | 2022-11-22 | 2023-03-03 | 泰山石膏（济源）有限公司 | 以磷石膏为原料生产石膏板的方法 |
-
2023
- 2023-07-17 CN CN202310876597.5A patent/CN117105551A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103274616A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-09-04 | 西南科技大学 | 一种磷石膏生产磷建筑石膏的方法 |
| RU2610186C1 (ru) * | 2015-10-15 | 2017-02-08 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" | Способ переработки фосфогипса |
| CN105293961A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-02-03 | 江苏一夫科技股份有限公司 | 一种磷石膏制备建筑石膏粉的方法 |
| CN110218013A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-10 | 长沙紫宸科技开发有限公司 | 用改进型立磨系统生产磷石膏建筑石膏粉的方法与设备 |
| CN114031319A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-02-11 | 新希望化工投资有限公司 | 一种磷石膏生产建筑石膏粉的方法 |
| CN115724606A (zh) * | 2022-11-22 | 2023-03-03 | 泰山石膏（济源）有限公司 | 以磷石膏为原料生产石膏板的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 赵云龙等编著: "《石膏干混建材生产及应用技术》", 30 November 2016, 中国建材工业出版社, pages: 40 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Salih et al. | Effect of different curing temperatures on alkali activated palm oil fuel ash paste | |
| CN110104984B (zh) | 一种基于改性复合脱水相的磷石膏矿渣水泥早强促凝剂 | |
| CN113264700B (zh) | 一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料 | |
| CN115724606B (zh) | 以磷石膏为原料生产石膏板的方法 | |
| CN101337779B (zh) | 复合硅酸盐水泥外加剂及其生产方法 | |
| CN112851163A (zh) | 一种半水及原状磷石膏基复合胶凝材料及制备方法 | |
| CN113955999B (zh) | 一种基于钢渣碳化制备的复古砖及其制备方法 | |
| CN113603447A (zh) | 一种无水石膏自流平材料及其制备方法和用途 | |
| CN114133201A (zh) | 一种多尺度固废改性的磷建筑石膏复合胶凝材料 | |
| CN105036579A (zh) | 一种β-磷建筑石膏的制备方法 | |
| CN106747317A (zh) | 一种由赤泥制备多孔砖的方法 | |
| CN113979665B (zh) | 一种处理高氯离子含量脱硫石膏的功能外加剂和制备方法及其应用 | |
| CN117285315A (zh) | 一种煤矸石-石灰石低碳复合水泥及其制备方法 | |
| CN117105551A (zh) | 一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法 | |
| CN111825421A (zh) | 一种基于保温材料的活性磷石膏微粉制备方法 | |
| CN116003088A (zh) | 一种氟石膏激发活性的方法 | |
| CN115432969A (zh) | 用于3d打印的具有固碳能力的生物炭混凝土及其制备方法 | |
| CN111018468B (zh) | 一种石膏砌块制备方法及由其制备的石膏砌块 | |
| CN109020273B (zh) | 一种纳米铁铝酸盐水泥的制备方法 | |
| CN107352895B (zh) | 一种再生抹灰砂浆及其制备方法 | |
| CN110156427B (zh) | 一种工程废弃土免烧功能梯度复合陶粒及其制备方法 | |
| CN115304348B (zh) | 一种免蒸压养双快加气混凝土及其制备方法 | |
| CN116003161B (zh) | 一种退回混凝土循环利用方法及其制备的低碳混凝土 | |
| CN118005361A (zh) | 一种压力-超声-微波处理制备免烧磷石膏建材的方法 | |
| TWI832700B (zh) | 回收耐火材再生利用的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |