[发明专利]一种新型的水泥品种——磷渣钢渣白水泥

说明书

本发明涉及一种水泥新品种，即利用黄磷生产中排出的废渣-磷渣及电炉炼钢排出的废渣-电炉炼钢还原渣所制备的磷渣钢渣白水泥。

磷渣是电炉法制黄磷所排出并水淬成颗粒状的废渣。每制取一吨黄磷将产生8～10吨磷渣。随着世界元素磷产量的增加，磷渣的排放量也在增加，目前已达两千万吨左右。就我国而言，仅浙江、云南的排放量就达几十万吨。因此，它的处理和利用已引起人们的关注。

苏联于1974年就将磷渣纳入粒化高炉矿渣标准（ΓOCT3476-74）。我国于1986年也颁布了《用于水泥中的粒化电炉磷渣》的国家标准（GB    6645-86），从而确认了磷渣是一种活性混合材。另外，苏联、西德等国将磷渣作为混凝土的胶结料的组成之一，申报了专利。在本发明提出以前，国内外也有人利用磷渣外观呈灰白色这一特点研制磷渣白水泥。其方法主要是在磷渣中加入一定量的石膏、石灰、碱或白水泥熟料等，但所研制的产品均呈现出早期强度低的缺点。从而使磷渣白水泥的研究工作集中在寻求解决水泥的早期强度上。

电炉炼钢还原渣（以下简称钢渣）是电弧炉炼钢还原期排出的熔渣。熔渣在自然冷却过程中粉化成白色粉渣。利用钢渣与水泥熟料相近的化学成份和矿物组成的特点，人们生产出钢渣白水泥。但钢渣白水泥具有凝结块、压蒸安定性不良、后期强度倒缩等缺点，致使钢渣利用率不高。

本发明就在于将上述磷渣和钢渣巧妙地结合起来，利用各自的特点，制备出一种凝结正常，早期强度高，后期强度不倒缩，压蒸安定性合格的无熟料磷渣钢渣白水泥。

本发明采用磷渣、钢渣及煅烧石膏三种物质作为无熟料磷渣钢渣白水泥的组成部分：磷渣30～41%（重量）、钢渣40～50%（重量）、煅烧石膏19～23%（重量）。在这三种物质中，钢渣属中高碱度渣，它作为组成的一部分，不仅具有快凝快硬、提高早期强度的特点，还提高了水泥水化时的碱度，促进磷渣潜在活性的发挥，使得磷渣玻璃体物质中的活性氧化硅、活性氧化铝等成份生成水化硅酸钙凝胶、钙矾石及水化铝酸钙，从而组成硬化磷渣钢渣水泥石的主体。而磷渣水化缓慢的特点又使得水泥的后期强度不断增长。另外，磷渣中的活性氧化硅与钢渣中的游离氧化镁生成水化硅酸镁胶体，使得磷渣钢渣白水泥的压蒸安定性合格。再者，煅烧石膏在无熟料磷渣钢渣白水泥的水化硬化过程中，不仅起硫酸盐激发剂的作用，而且直接参与发挥强度、提高白度的作用。

本发明的磷渣钢渣白水泥的制备方法包括以下步骤：

1.将磷渣30～41%（重量）、钢渣40～50%（重量）及煅烧石膏19～23%（重量）混合;

2.将步骤1中所得的混合料粉磨成细度不小于4000cm²/g，并测定其中的三氧化硫含量，三氧化硫含量控制在10～13%之间。

本发明具有以下特点：

1.利用了大量的工业废渣，不需用昂贵的白水泥熟料，生产工艺简单，节约能源，成本低廉，易于推广。

2.磷渣钢渣白水泥凝结正常，早期强度高，后期强度不断增长。从附录的表1可以看出，其3天7天的强度达到了425＃白色硅酸盐水泥指标，28天均满足325＃白色硅酸盐水泥指标。说明按本发明所述方式制备的白水泥完全满足（GB    2015-80）中325＃白色硅酸盐水泥的强度标准。其白度、凝结时间、安定性也均满足（GB    2015-80）的标准。

3.本发明所制备的磷渣钢渣白水泥中加入了多量的煅烧石膏，从而使得水泥中的三氧化硫含量在10-13%之间，超过了一般硅酸盐水泥标准中规定的范围，但其水浸安定性仍合格。这是因为磷渣中含有活性氧化铝，钢渣中含有铝酸盐矿物，从而使其属于硫酸盐类型。在水化过程中，铝酸盐矿物首先水化，与较多的石膏作用生成钙矾石，而无多余的石膏在硬化后继续反应造成水浸安定性不良。

本发明所制备的磷渣钢渣白水泥的使用性能不低于白色硅酸盐水泥，可广泛应用于工业、民用建筑工程的装饰上。在磷渣钢渣白水泥中加入适量的耐碱性颜料，可制备磷渣钢渣彩色水泥，还适用于作各种薄型彩色装饰砖，用于外墙和地面装饰。

磷渣钢渣白水泥的物理性能    表1

配合比（%）    抗折强度（MPa）    抗压强度（MPa）

实例

磷渣    钢渣    石膏    3日    7日    28日    3日    7日    28日

1    41    40    19    3.5    3.7    5.5    20.8    22.7    39.3