[发明专利]低熟料磷渣水泥及工艺方法

说明书

本发明涉及一种水泥新品种，更确切地说它是利用黄磷生产中排出的废料-磷渣制备低熟料磷渣水泥的方法。

磷渣是黄磷生产中由磷灰石在高温电炉中提炼黄磷以后排出并水淬成粒状物的废料，每生产一吨黄磷，约排放七吨磷渣，大量的磷渣长期堆放，不但占去大片农田，还污染环境，为综合利用这一工业废料，在本发明提出之前，国内外已有不少厂家将磷渣作为活性混合材使用，用来生产矿渣硅酸盐水泥和火山灰硅酸盐水泥。建筑材料工业部技术情报标准研究所主编的《水泥》杂志在1984年第3期刊登的刘美鸿等写的《水淬磷渣作水泥混和材研究》一文中，对利用磷渣生产水泥进行研究，他们的研究成果中，磷渣在水泥中的掺量最大不大于30%，磷渣仅作为水泥的一种混合材使用，磷渣的含量低，利用率不很高。而以磷渣为主要成份的低熟料磷渣水泥，目前还未见公开报导。

本发明的目的很明确，就是为了充分利用黄磷生产中由磷灰石在高温电炉中提炼黄磷以后排出并水淬成粒状物的废料-磷渣制备以磷渣为主要成份的低熟料磷渣水泥的方法，使其既能消除磷渣对环境的污染，又能得到一种价廉的水泥新品种。

为实现上述目的，本发明采用磷渣、熟料和高温石膏这三种物质作为低熟料磷渣水泥的组成部分，这三种物质中，以磷渣为主要成份，磷渣的质量系数（ (C_aO+MgO+Al₂O₃)/(SiO₂+P₂O₅) ）要求不得小于1.2。熟料和高温石膏这两者都是作为活性激发剂，对磷渣起着碱性、硫酸盐的双重激发作用，这是因为熟料水化后产生水化硅酸钙，同时又释放出大量氢氧化钙而它们当中的硅酸钙与石膏能结合生成晶体更稳定，强度更高的钙钒石。而高温石膏对磷渣中硫酸盐的激发在后期起着强烈作用，这从表1中可以看出。熟料和高温石膏的配量适应，必然会对磷渣的活性发挥加速，提高水泥的强度。本发明采用如下配方：按重量配比为，磷渣75～85%，熟料10～20%，高温石膏5～10%，其中以磷渣80%，熟料15%，高温石膏5%和磷渣80%，熟料10%，高温石膏10%这两组配方的效果最佳。按上述配方，其生产工艺和设备同生产矿渣硅酸盐水泥的工艺和设备相同。

本发明采用的高温石膏是普通生石膏经850～950℃以上的高温锻烧制成，锻烧方式与烧石灰相类似，锻烧后的高温石膏呈碱性。

本发明所用的熟料是生产硅酸盐水泥常用的熟料。

按照以上方法，我们对不同配比的低熟料磷渣水泥进行了强度实验，实验结果见表2。从实验结果看，7天以前该水泥的强度较低，28天以后的强度很高，其强度发展在7天至28天之间发生飞跃，若与我国常用的水泥作比较，按GB1344-85的标准，该水泥7天强度仅相当于325^＃矿渣水泥，火山灰水泥粉粉煤灰水泥，而28天的强度则达到了525^＃水泥指标。这说明按本发明所述方法生产的水泥完全能满足GB1344-85中325^＃水泥的强度标准。

经过长时间反复对表2中各种配比水泥的实验，我们发现，按表2中L-2样号和L-4样号比例配比的水泥强度特征最好，重现性也最好，实验结果见表3。

磷渣掺量对水泥凝结时间的影响，总的趋势是掺量增加而延长初凝与终凝的时间，但要保证水泥凝结时间的合格，熟料本身要有好的凝结物性，作为调凝剂的石膏是必不可少的，按本发明所述的方法配制的低熟料磷渣水泥，其凝结时间和安定性指标均符合GB1344-85标准，实验结果见表4。

低熟料磷渣水泥适用于作蒸压制品。表5是该水泥作蒸压材料试制的水泥电杆与普通水泥电杆的强度和成本对比。表6是该水泥作蒸压材料试制的水泥砂砖的强度实验结果。该水泥虽然早强偏低，但施工后配制的砂浆和混凝土湿养护条件要好，如果将该水泥转换成蒸养制品，不仅可以提高制品的强度，还可加快产品周转，降低成本。

低熟料磷渣水泥中，磷渣用量大，熟料用量少，生产成本低，且工艺简单，易控制，很适合工业性生产。

表1

磷渣% 熟料% 高温石膏% 抗压kg/cm²抗折kg/cm²

3天    7天    28天    3天    7天    28天

90    10    327    505    750    47    63    91

10    80    10    294    484    700    41    60    86