一種改性磷渣微粉及其應用的製作方法
2023-09-23 13:18:00 1
專利名稱：一種改性磷渣微粉及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種改性磷渣微粉及其應用，屬於廢渣利用及建築材料領域。
背景技術：
磷渣是電爐法生產黃磷時產生的一種工業廢渣，每生產一噸黃磷要排放8 10噸的磷渣。目前貴州省磷渣年排放量約200多萬噸，歷年堆存量在1000多萬噸。大部分磷渣露天堆放，不僅佔用大量耕地，而且經雨水淋洗，其中的磷、氟逐漸溶出，滲入地下，汙染水源，影響植物生長，嚴重危害人類健康，因此對其加以有效的、合理的利用，符合全國循環經濟的大政方針。
目前磷渣微粉生產企業，如貴州力邦超細微粉有限公司、貴陽國華天成微粉有限公司等(累計產量達到100多萬噸)，均採用將磷渣直接磨細後銷售。磷渣微粉的一個重要用途就是摻入水泥，代替部分水泥，降低混凝土成本。由於磷渣微粉中含有P2O5及F等，,加之未很好地激發磷渣微粉的潛在水凝性，在實際應用過程中會導致混凝土強度(抗壓、抗折強度)不高；而且磷渣微粉的實際摻量僅在10%左右，建築行業標準JGJ/T241— 2011《人工砂混凝土應用技術規程》也要求磷渣微粉的摻量不能大於20%，使得磷渣微粉的利用率不高，嚴重製約了磷渣微粉的綜合利用。發明內容
本發明的目的在於提供一種改性磷渣微粉及其應用。本發明能夠提高磷渣微粉在水泥中的摻入量，並且使磷渣微粉在水泥中的內摻量達到30%時，其28天抗折、抗壓強度與不摻磷渣微粉的水泥砂漿的強度基本一致；加強廢渣的綜合利用，減少土地佔用和環境汙染；還能降低水泥水化熱，節約水泥用量，降低混凝土成本。
本發明是這樣實現的一種改性磷渣微粉，按重量百分比計算，是由98% 92%的磷渣微粉和2% 8%的硫酸鹽改性劑混合、磨細製成的。
按重量百分比計算，前述的改性磷渣微粉優選由96%的磷渣微粉和4%的硫酸鹽改性劑混合、磨細製成。
前述的改性磷渣微粉中，硫酸鹽改性劑採用天然硬石膏。
前述的改性磷渣微粉中，作為硫酸鹽改性劑的天然硬石膏中SO3的含量大於45%。
前述的改性磷渣微粉中，磨細後的改性磷渣微粉的比表面積不小於350m2/kg。
前述改性磷渣微粉在製備混凝土中的應用。
前述的改性磷渣微粉的應用中，所述混凝土是由水硬性膠凝材料和碎石、砂子、 水及表面活性劑製備而成；按重量百分比計算，其中所述水硬性膠凝材料 由改性磷渣微粉 10% 30%和水泥90% 70%組成。
前述的改性磷渣微粉的應用中，按重量百分比計算，所述水硬性膠凝材料由改性磷渣微粉30%和水泥70%組成。
以下是發明人為完成本發明所進行的主要研究和篩選試驗。
—、改性劑的篩選
磷渣的XRD分析表明，磷渣的玻璃體含量高達90%，故其具有一定的潛在水凝性， 但需要通過鹼性激發劑或酸性激發劑激發其潛在水凝性。由於鹼性激發劑激發磷渣容易帶入鹼金屬而導致水泥鹼含量過高，可能引起混凝土發生鹼集料反應而破壞混凝土結構的後果；並且氫氧化鉀、氫氧化鈉等鹼性激發劑的價格相對較高；生石灰容易消解結塊，不易保存，且試驗表明其改性效果不好，因此本發明通過試驗研究，確定採用硫酸鹽改性劑，來對磷渣微粉進行改性，激發其潛在水凝性。
硫酸鹽改性劑包括天然硬石膏、半水石膏、二水石膏、硫酸鈉和硫酸鉀等。如果選用硫酸鈉和硫酸鉀作為改性劑，容易在混凝土中引入鹼金屬(其在混凝土中是嚴格控制的)，可能引起混凝土鹼集料反應而導致混凝土結構的破壞；而半水石膏的水化反應僅有幾分鐘，易引起水泥假凝現象；二水石膏的水化反應也較快，不能很好的與混凝土的強度增長速度匹配，因此只有天然硬石膏相對比較穩定，能與混凝土 (水泥)的強度增長速度相匹配， 故本研究選擇硬石膏作為硫酸鹽改性劑。
天然硬石膏中SO3的含量大於45%是基本要求，其含量越高越好，目的是保證硬石膏的品質，確保改性劑的效果。硬石膏中SO3的理論含量是58% (通常53%就很高了)，45% 的含量相對較普遍，容易找到，效果也不錯，故要求天然硬石膏中SO3的含量在45%以上。
二、改性劑摻量的篩選
1、表I反應了在50%普娃水泥摻50%的磷洛微粉時，不同改性劑摻量對水泥砂眾強度的影響。
表I
權利要求
1.一種改性磷渣微粉，其特徵在於按重量百分比計算，所述改性磷渣微粉是由98% 92%的磷渣微粉和2% 8%的硫酸鹽改性劑混合、磨細製成的。
2.根據權利要求1所述的改性磷渣微粉，其特徵在於按重量百分比計算，所述改性磷渣微粉是由96%的磷渣微粉和4%的硫酸鹽改性劑混合、磨細製成的。
3.根據權利要求1或2所述的改性磷渣微粉，其特徵在於硫酸鹽改性劑採用天然硬石骨。
4.根據權利要求3所述的改性磷渣微粉，其特徵在於天然硬石膏中SO3的含量大於45%。
5.根據權利要求4所述的改性磷渣微粉，其特徵在於磨細後的改性磷渣微粉的比表面積不小於350m2/kg。
6.權利要求1 5任一項所述改性磷渣微粉在製備混凝土中的應用。
7.根據權利要求6所述的改性磷渣微粉的應用，其特徵在於所述混凝土由水硬性膠凝材料和碎石、砂子、水及表面活性劑製備而成；按重量百分比計算，其中所述水硬性膠凝材料由改性磷渣微粉10% 30%和水泥90% 70%組成。
8.根據權利要求7所述的改性磷渣微粉的應用，其特徵在於按重量百分比計算，所述水硬性膠凝材料由改性磷渣微粉30%和水泥70%組成。
全文摘要
本發明公開了一種改性磷渣微粉及其應用，按重量百分比計算，所述改性磷渣微粉是由98%～92%的磷渣微粉和2%～8%的硫酸鹽改性劑混合、磨細製成的。與現有技術相比，本發明能夠提高磷渣微粉在水泥中的摻入量，並且使磷渣微粉在水泥中的內摻量達到30%時，其28天抗折、抗壓強度與不摻磷渣微粉的水泥砂漿的強度基本一致，加強廢渣的綜合利用，減少土地佔用和環境汙染；還能降低水泥水化熱，節約水泥用量，降低混凝土成本。
文檔編號C04B28/00GK103043933SQ20121057152
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者王勇, 高遇事, 宋美, 甘四洋, 唐朝軍, 閆亞楠, 劉恆波 申請人:貴州省建築材料科學研究設計院