[发明专利]作水泥缓凝剂的磷石膏的改性方法

说明书

本发明涉及水泥生产用缓凝剂的磷石膏的改性方法。

目前水泥生产中需要的缓凝剂主要采用天然石膏。作为湿法萃取生产磷酸的副产物磷石膏中主要有害物为水溶性磷酸盐及少量有机杂质，可溶性磷酸盐妨碍水泥水化，同时酸性物与水泥中的碱性物反应，增大水泥的泌水现象，导致水泥强度偏低，凝结时间延长。使磷石膏改性后加以利用就可以扩大水泥生产缓凝剂的原料源。目前世界上已有一些对磷石膏的改性方法，主要有：

1.水力旋流法：洗涤磷石膏，排除可溶性酸性物，以及其中的有机杂质成份，如欧州专利EU10，027，该方法耗水量大，并存在排放污染问题，如果进行废水处理，则要增大投资和成本，洗涤后的石膏还要烘干，能耗较大，经济性差。

2.加热分选法：这种方法是先加热，再分离杂质，如排除氧化钙等，参见美国专利USB366，402，该方法分选困难，分选量大也不可取。

3.加热中和法：见日本专利16，793/72，先使磷石膏加热，破坏有机杂质，烧制过的磷石膏再与含有中和性物质的料浆混合水化，中和性物质如Ca（OH）₂、Mg（OH）₂、Fe（OH）₃及水淬矿渣等，目的是使中和性物质与磷石膏中的可溶性有害成分化合，料浆与加热后磷石膏掺拌均匀，才有较好中和较果。但该专利要求配制浓度为5%的料浆，加水入量应严格控制，否则将导致磷石膏含水量过多而影响其使用，然而水少又不易混合均匀，难免影响中和效果。另外其中和反应在常温下进行中和反应速度较慢。

本发明的目的在于提供一种能直接采用天然矿物或/和工业废渣作为磷石膏的改性剂的方法。达到生产改性磷石膏工艺简单、成本降低、废物利用的目的。

本发明所采用的磷石膏的改性剂是化学成分属铝硅酸盐，并具有化学反应活性的天然矿物（如：钙基膨润土）或/和化学成份属铝硅酸盐，并具有化学反应活性的工业废渣。

膨润土富含蒙脱石，主要化学成份为含水铝硅酸盐，蒙脱石因结构单元层内阳离子异价质同像置换，使结构单元层内的电荷没有达到中和状态，而具有阳离子交换性，并且还具有吸水性、粘结性、膨胀性、稳定性等多种性能。在加热条件下，磷石膏中的酸性物活化了蒙脱石，使其阳离子交换性能进一步提高，从而具有更强的中和性能。由于膨润土的加入也增大了磷石膏中SO₃的溶解度，提高了缓凝效果，对水泥水化物形成较致密的晶体，因而水泥的抗压度比天然石膏为缓凝剂的强度有所提高。下表为改性磷石膏、原状磷石膏、天然石膏在石灰乳中的溶解度（可溶CaSO₄含量）：