[发明专利]一种磷石膏水泥缓凝剂

说明书

技术领域

本发明涉及再生资源综合利用技术领域，特别涉及一种磷石膏水泥缓凝剂及制备方法。

背景技术

磷石膏是磷肥工业中生产磷酸时产生的废料，每生产1吨磷酸会排放大约5吨废渣。由于磷化工工业的快速壮大发展，磷石膏废料产量也快速增长。当前，全球磷石膏废渣的每年排放约2. 8亿吨，而我国排放量约占20%，截止最新数据显示，我国约有2亿吨磷石膏堆积存放。磷石膏主要化学成份为二水石膏（CaSO₄·2H₂O），类似于天然石膏，然而因为磷石膏含有可溶性磷、氟及游离酸和其他杂质，随意排放会对环境造成严重污染。因此，磷肥生产企业均需专门设立堆场，不仅占用土地，而且堆渣费用高，而且磷石膏长期堆存会污染水资源，对生态环境造成破坏。

磷石膏替代天然石膏用作水泥缓凝剂，不仅节约大量宝贵石膏资源，而且变废为宝、成本低廉，具有重要的环保意义和经济意义，成为磷石膏废弃物综合再利用的主要途径之一。磷石膏的主要化学成份为二水石膏（CaSO₄·2H₂O），质量约为80%-98%，同时有少量杂质存在。由于它含有残留的H₃PO₄和HF以及未反应的H₂SO₄，因而磷石膏会表现出弱酸性。磷石膏作为一种重要的再生石膏资源，纯度较高，通常SO₃的质量百分比大于或等于40%，比天然石膏中的有效SO₃含量高。可溶磷是磷石膏中最主要的酸性杂质，来源于未反应的磷酸盐与残留的磷酸，经过洗涤过滤之后仍可部分保留在磷石膏中。直接应用于工业生产水泥时，这些杂质会延长水泥凝结时间，同时造成产品表面粉化，影响水泥表面光洁度。因而需要对磷石膏经过适当改性处理，才能取代天然石膏用于水泥生产。

煅烧工艺可以使有害磷转变成惰性的磷酸盐矿物，从而不会影响水泥的凝结时间及强度。但是煅烧工艺能耗大，产量有限。水洗法是磷石膏的传统预处理主要工艺之一。磷石膏中的可溶性杂质一般附着在二水硫酸钙晶体的表面，包括可溶性磷酸盐、氟以及游离的磷酸等，这些杂质一般经过水洗处理之后就会基本除去。但水洗除杂的能力有限，所以需要反复多次进行水洗处理方可达到效果；同时水洗后需要大量水分蒸发烘干，因此不但造成大量能量浪费，处理成本高，更为主要是的容易造成二次水资源严重污染问题，因此难以大量推广应用。而石灰中和处理需要大量的石灰用量，一般需要10%含量的石灰才能有效降低可溶磷含量，而石灰价格昂贵，所以使企业的经济效益严重下降。

发明内容

为了有效降低磷石膏中可溶磷等有害杂质含量，使水泥凝结时间正常；本发明提供一种成本低廉、操作简单的磷石膏水泥缓凝剂。

一种磷石膏水泥缓凝剂由下列重量的原料组成：磷石膏50-80份、沥青废料10-35份和石灰1~10份，水1~5份，混合均匀，成化11小时以上；所述磷石膏为磷肥工业中生产磷酸时产生的废料，主要化学成份为二水石膏，二水石膏的含量为80%-98%；

所述沥青废料为沥青生产过程中产生的废料，其中二氧化硅（SiO₂）的含量为49-50%、三氧化二铁（Fe₂O₃）的含量为5-7%、三氧化二铝（Al₂O₃）的含量为18-21%、氧化钙（CaO）的含量为11-13%、氧化镁（MgO）的含量为2-4%、二氧化钛（TiO₂）的含量为0.5-1.5%、三氧化硫（SO₃）的含量为1-2%。

优化的技术方案是：将磷石膏65份、沥青废料30份、石灰3份和水2份混合，搅拌均匀，再经成球机制成球状的磷石膏水泥缓凝剂，成化12小时。