[发明专利]一种用磷石膏制备硬石膏胶结浆料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以磷石膏为原料来制备硬石膏胶结浆料的方法。属建筑材料制备技术领域。

背景技术

磷石膏的主要成分为二水硫酸钙（CaSO₄·2H₂O），与天然二水石膏的成分相同，因为其是湿法磷酸工业生产过程中排放的副产物，因此称为磷石膏。其综合利用率很低，大部分仍以堆放为主。目前磷石膏的利用主要是在160～180℃的环境下将磷石膏（CaSO₄·2H₂O）煅烧成建筑石膏（β-CaSO₄·0.5H₂O），再由建筑石膏制备的胶结浆料生产如石膏砌块、纸面石膏板等建材制品（参见《石膏化工应用》2008年1期“利用磷石膏生产粉刷石膏的试验研究”）。缺点是由建筑石膏制备的胶结浆料硬化体的强度较低，且绝干强度小于20MPa，不能作为配制石膏基自流平砂浆的原料。

利用磷石膏制硬石膏胶结浆料的应用研究并不多，实验室研究方面，主要是将磷石膏在某温度条件下较长的时间煅烧成硬石膏，再按一定比例添加激发剂、水等制备硬石膏胶结浆料（参见《山东建材》1996年4期“磷石膏生产硬石膏的研究”）。该方法的缺点是其煅烧方式是随炉升温煅烧，煅烧时间较长，且不利于大规模的工业化生产。此外，激发剂主要采用单一硫酸盐如硫酸钾、硫酸钠、硫酸亚铁、硫酸铝钾，或复合硫酸盐，如硫酸钾和硫酸钠、硫酸钠和硫酸亚铁、硫酸钾和硫酸锌等，这些激发剂的使用都旨在增加体系中SO₄^2-的浓度以促进二水石膏饱和结晶来加速硬石膏的水化，使得体系中二水石膏的含量增大，但水化到一定程度时，CaSO₄→Ca²⁺+SO₄^2—+H₂O→CaSO₄·2H₂O达到反应平衡，增加的SO₄^2-反而会抑制CaSO₄的进一步溶解，因而水化率不高，导致硬石膏浆料硬化体的早期强度不高。。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述缺点，提供一种磷石膏制备硬石膏胶结浆料的方法。这种方法生产的硬石膏胶结浆料浇注性好，强度大。

本发明的用磷石膏制备硬石膏胶结浆料的方法的内容包括由磷石膏煅烧获得硬石膏后按配比加入激发剂，在搅拌容器内搅拌均匀得到混合粉料、再按比例取减水剂和水在搅拌容器内搅拌均匀后加入混合粉料搅拌至浆体获得硬石膏胶结浆料，其特征在于：所述的硬石膏按以下方式制备：①，将干燥后的磷石膏球磨至比表面积为400～500m²/kg；②，将球磨后的磷石膏在温度为700～950℃的煅烧设备中煅烧15～30min，得到硬石膏；所述的激发剂为由硫酸钾和硫酸铝钾按重量百分比为1:3～5.5混合研磨后过100目方孔筛而成的复合硫酸盐激发剂。

在本发明方法中，各组份之间的比例以及减水剂的类型均在现有技术范围。其不同点及其工作原理如下：

本发明改用由硫酸钾和硫酸铝钾混合组成的复合激发剂。硬石膏的水化过程是CaSO₄+H₂O→CaOH⁺+SO₄^2-+H⁺→Ca²⁺+SO₄^2-+H₂O，复合激发剂中的硫酸铝钾为强酸弱碱盐，可以起到降低浆料的pH值、提供H⁺的作用，促进硬石膏（CaSO₄）水化生成二水石膏（CaSO₄·2H₂O）；另一组份硫酸钾易与生成的CaSO₄·2H₂O生成复盐（K₂SO₄+CaSO₄·2H₂O→K₂Ca(SO₄)·H₂O），复盐的生成，一方面降低了成核的表面能势垒，另一方面降低了体系中CaSO₄·2H₂O的含量、抑制了CaSO₄·2H₂O的溶解，进一步促进了硬石膏的水化。即，复合激发剂的使用提高了硬石膏的水化率，从而使硬石膏浆料硬化体的早期强度得到提高。