[发明专利]一种磷石膏-粉煤灰复合胶凝材料的制备方法

说明书

本发明提供一种磷石膏‑粉煤灰复合胶凝材料的制备方法，包括:(1)水洗磷石膏，得到磷石膏浆体和磷石膏洗涤水；(2)用粉煤灰处理磷石膏洗涤水，滤去多余水分，得到粉煤灰浆体；(3)用磷石膏浆体制备磷半水石膏；(4)将磷半水石膏与粉煤灰浆体按照1:(0.5～2)的干基质量比混合，并外加减水剂和碱性钙质激发剂，混合均匀，即得到磷石膏‑粉煤灰复合胶凝材料。与现有的粉煤灰改性磷石膏胶凝材料相比，本发明具有早期强度高、水硬性好的特点，同时还具有环保高效、成本低、资源循环利用等优点。

技术领域

本发明属于石膏胶凝材料技术领域，具体涉及一种磷石膏-粉煤灰复合胶凝材料的制备方法。

背景技术

磷石膏是湿法磷酸生产过程中排出的以二水石膏为主要成分的工业副产品，长期以来磷石膏因含有影响其使用性能的磷、氟、有机物等杂质而使其利用问题成为国际技术难题，所以主要采取堆存措施。随着磷肥产量的增加，磷石膏的堆存量与日俱增，引起了严重的环境污染和生态危害。利用磷石膏替代天然石膏生产半水石膏及其复合胶凝材料是提高磷石膏综合利用率的有效途径，但如果直接用磷石膏制备半水石膏及其复合材料，其含有的可溶磷、氟等会造成半水石膏及其胶凝材料凝结不正常、强度降低，因此需要通过改性处理消除可溶磷、氟等有害杂质对石膏胶凝材料性能的影响。目前我国磷石膏制备石膏及其胶凝材料过程中消除有害杂质影响的主要途径有：1)水洗、浮选法去除可溶性杂质和有机物的影响；2)碱性钙质矿物中和沉淀法使可溶性杂质转化为惰性沉淀；3)煅烧法，通过高温条件使共晶磷和有机物分解；4)粉磨、筛分控制颗粒形态和杂质进行分级等。这些方法通常存在产生二次污染、工艺复杂、成本高等问题。

粉煤灰是火力发电厂煤粉燃烧后的固体废弃物，近年来我国每年约有3亿多吨的粉煤灰被排放出来，粉煤灰排放已经成为国内工业固体废物的最大单一污染源。粉煤灰主要化学成分为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO和未燃尽的炭，同时还有少量镁、钾、钠等氧化物，从结构组成上看，含有大量具有火山灰活性的微球状的硅铝玻璃体，和少量具有较大的比表面积和吸附活性的粒子聚合态多孔性结构。因此，石膏建材建筑行业常利用粉煤灰的火山灰活性作为改善石膏水硬性的矿物外加剂；化工行业常利用粉煤灰的多孔结构作为废液或废气的吸附剂。专利文献CN201510181128.7、CN201510181126.8等通过粉煤灰以及多孔吸附类改性剂对磷石膏进行改性，期刊文献《磷石膏与粉煤灰复合工艺条件的研究》利用粉煤灰处理磷石膏，但都仅限于对磷石膏进行处理，没有考虑到磷石膏和粉煤灰分别作为胶凝材料和火山灰材料的使用要求。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种磷石膏-粉煤灰复合胶凝材料的制备方法，在传统水洗处理磷石膏以消除杂质影响的基础上，利用粉煤灰的弱碱性和多孔吸附性质对磷石膏洗涤水进行预处理，不仅可以对洗涤磷石膏产生的酸性废水进行处理，还可以利用磷石膏洗涤水中的酸性环境激发粉煤灰作为辅助胶凝材料的火山灰效应，达到“以废治废”效果，具有较大的社会效益和经济效益。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种磷石膏-粉煤灰复合胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

1)水洗磷石膏：用水将磷石膏洗涤、浮选至可溶磷含量不大于0.3％且可溶氟含量不大于0.2％，经脱水得到磷石膏浆体和磷石膏洗涤水；

2)用粉煤灰处理磷石膏洗涤水：在步骤1)所得的磷石膏洗涤水中，按照1:(0.5～10)的固液比加入粉煤灰，静置0.5～16小时，之后过滤，滤去多余的水分，得到处理后的粉煤灰浆体；

3)用磷石膏浆体制备磷半水石膏：对步骤1)所得磷石膏浆体进行干燥脱水得到β型磷半水石膏，或者对步骤1)所得磷石膏浆体进行常压水热脱水或高压水热脱水得到α型磷半水石膏；