[发明专利]一种复合电炉磷矿渣粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电炉矿渣粉及其制备方法，特别涉及一种主要利用电炉磷矿渣制备的复合电炉矿渣粉，以用于水泥和混泥土的掺合料。 

背景技术

磷化工是德阳地区的传统支柱产业之一，主要产地在什邡和绵竹两地。磷化工生产有干法、湿法两种，都是以磷矿石［Ca₅（PO₄）₃（F,CL,OH）］为原料。电炉法生产磷化工产品称为干法。其主要工业固体排放物是磷矿渣，又称黄磷渣。电炉法是将磷矿石粉碎后，在电炉中加热达1300℃以上，磷矿石呈烧结状态，借此高温和水淬将矿石中P氧化成P₂0₅和F离子蒸发出来，从而得磷化工的初级产品磷酐，进一步深加工成所需要的各种磷化工产品。所得到固体废渣水淬后变成0.5～5.0mm灰白色颗粒状黄磷渣排放物。通常每制取1吨黄磷就能产生8～10吨磷矿渣。仅德阳地区年排放量约在40万吨上下，加上鄰近安县的磷化工黄磷渣排放物要达６0万吨左右。其主要化学成分为硅铝酸盐，80％以上为玻璃体火山灰质材料。目前仅有部分用于水泥生产和水电工程中做替代粉煤灰的低水平的开发应用，在GB/T《用于水泥中的粒化电炉磷渣6645--2008》中，有关粒化电炉磷渣粉的开发利用，也只是做为水泥生产的混合材使用。实在是一种资源浪费。根据粒化电炉磷渣粉的形成条件和K值、较高的钙硅比，还存在很强的深层次开发应用潜力，有待进一步开发。

电炉磷矿渣进一步开发的可行性：

1．电炉磷矿渣主要化学成分与水淬高炉矿渣类似，如表1

表1我国主要磷矿渣产区化学成分

2.与有关工业固体排放物的比较 磷矿渣与粉煤灰、矿粉、水泥化学成分的比较，见表3

表3 磷矿渣与粉煤灰、矿粉、水泥化学成分的比较

磷矿渣质量评价系数（按平均值）K值为：

  

   什邡磷矿渣质量系数，K_什邡值为：，

均可满足K≮1.10的要求，且什邡电炉磷渣的K_什邡值高于表-1其它18个磷渣产地的平均K_全国值，表明其有比粒化矿渣有更好的开发前景。

，高于粒化矿渣。

，远高于粒化矿渣和电炉磷渣，这是水泥的活性更高的原因所在。因此，电炉磷渣的活性应高于粒化矿渣，但小于硅酸盐水泥熟料。

参照表２的硅酸盐矿物成分转化条件，表明在高温条件下转化为相关的水泥熟料矿物成分比粒化矿渣粉的条件更有利。

3．电炉磷矿渣生成温度达1300℃与水泥熟料的生成类似

表2 以回转窑生产工艺为例，在不同温度时物料反应如下

根据硅酸盐水泥熟料的烧成工艺条件（如表2），在1200～1300℃温度下电炉磷矿渣烧结反应产生的矿物成分，主要应为类似硅酸盐水泥熟料的矿物，并为主要产生对抗压强度供献较大的C₂S、C₃S及其它少量的C₃A、C₄AF成分。这是电炉磷矿渣能够深层次开发成高活性水泥混凝土掺合料的主要依据。

表4 硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分、矿物成分

（硅酸钙成分占60～80%以上，因而称之为“硅酸盐水泥”。）

4. 电炉磷渣粉作为水泥混凝土掺合料的优势

黄磷渣与粉煤灰、矿粉、水泥化学成分的比较中来看，黄磷渣化学成分是以CaO和SiO₂为主，并有少量的AL₂O₃及微量的F₂O₃，这与高炉矿渣不同。高炉矿渣中的AL₂O₃一般要在10％～15％，也远比粉煤灰、矿粉都高，有利于在高温条件下与SiO₂生成类似硅酸盐水泥中对强度起重要作用的C₂S和C₃S等矿物成分，从理论上讲应具有比粒化高炉矿渣和远比粉煤灰有更高的浅在活性。

硅酸盐水泥矿物成分的工程技术性能的比较，见表５

表 5硅酸盐水泥矿物成分的工程技术性能