[发明专利]一种改性磷渣粉及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体的是涉及一种改性磷渣粉及其制备方法和应用。

背景技术

黄磷渣是以电炉法生产黄磷时所得到的以硅酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷成粒的废渣。通常以电炉制取黄磷过程中每生产一吨黄磷大约产生8-10t黄磷渣，这造成黄磷渣的年排放量高达数百万吨，但却因为其无法利用而绝大多数处于露天堆放状态，这样做不仅浪费资源、占用耕地、污染环境，并阻碍了黄磷生产行业的持续发展，而且与我国的可持续发展战略极为不符合。磨细的磷渣粉也具有一定的潜在火山灰活性，可以作为辅助胶凝材料。但是磷渣中的活性Al2O3含量明显低于矿渣，SiO2含量一般高于矿渣，所以其水化活性低于矿渣粉。当磷渣粉作为辅助胶凝材料使用时，极易造成水泥混凝土制品早期强度低，强度发展较慢等问题。此外，磷渣还含有3％-5％的P2O5，容易引起浆体缓凝的问题。磷渣粉作为辅助材料引起的缓凝、早期强度低和强度发展较慢等问题，严重影响了磷渣粉的应用市场。与此同时，随着我国现代化建设的发展，水泥和混凝土行业的发展增速非常快，优质混合材和掺合料的市场需求也越来越大。目前市场上优质的掺合料矿渣粉和粉煤灰，在有些地区已经出现了不同程度的紧缺，开发研究新的掺合料迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种能有效激发磷渣粉活性，解决磷渣粉的掺入引起水泥混凝土制品缓凝、早强低和强度发展慢等问题的改性磷渣粉及其制备方法和应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种改性磷渣粉，其组分为磷渣粉、偏高岭土、脱硫石膏和氧化钙，且磷渣粉：偏高岭土：脱硫石膏：氧化钙的各组分的质量比为＝100:(5-20):(5-10):(5-10)。

按上述方案，所述磷渣粉是粒径小于或等于45微米、且P₂O₅含量小于3.5％重量百分比的磷渣粉。

按上述方案，所述的偏高岭土为高岭土经过粉磨在500-1000℃的温度下煅烧0.5-6.0小时后冷却制得，偏高岭土中SiO₂与Al₂O₃的质量百分含量之和≥50wt％，比表面积≥2300m²/kg。

按上述方案，所述脱硫石膏为烟气脱硫石膏，其游离水质量比例不大于5％，二水硫酸钙质量比例不小于85％。

按上述方案，所述氧化钙为化学纯试剂或化工原料中的一种。

所述的改性磷渣粉的制备方法，其制备工艺包括有以下步骤：

S1.将磷渣粉和脱硫石膏粉碎后，与偏高岭土按规定的重量比比例与水混合后得到浆液，然后在湿磨磨机中研磨成浆料；所述的偏高岭土为高岭土经过粉磨在500-1000℃的温度下煅烧0.5-6.0小时后冷却制得，偏高岭土中SiO₂与Al₂O₃的质量百分含量之和≥50wt％，比表面积≥2300m²/kg；

S2.所述浆料压滤成饼后，通过喷雾烘干成粉态物料；

S3.将步骤S2所得喷雾干燥粉与氧化钙，按规定的重量比混合均匀，混合后以45微米筛子筛料，筛余量为≤10％。

所述的改性磷渣粉的使用方法，首先称取相应的水泥、改性磷渣粉、骨料和水，将水泥、改性磷渣粉和骨料投入到搅拌机中干拌均化，然后再加水搅拌，改性磷渣粉的掺量是水泥的质量的15％-35％。

本发明的优点在于：以磷渣为主要原料生产的改性磷渣粉作为胶凝材料可替代水泥使用，其性能达到水泥标准要求，且前期强度不受影响；可提高磷渣的综合利用量；与现有的水泥技术相比，节省了生产成本。现有技术中的磷渣微粉产品细度值越大其生产成本也越高，而以本发明生产的磷渣粉与偏高岭土的颗粒形成互补起到微集料填充效应可以有效改善胶凝体系中孔结构，提高体系的致密度，达到水泥质量要求，又能降低水泥的生产成本。改性磷渣粉作为混凝土矿物掺合料，由于其火山灰活性和微填充效应，能够显著提高混凝土的早期强度和后期耐久性。