本發(fā)明屬于建筑材料，具體涉及一種磷石膏-磷渣基環(huán)保砂漿及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、我國磷化工產(chǎn)業(yè)豐富，其產(chǎn)品磷酸、p2o5等產(chǎn)品可用于化肥、新能源、化工、食品等多個(gè)領(lǐng)域。隨之而來的是大量磷石膏、磷渣等工業(yè)副產(chǎn)物的產(chǎn)生。數(shù)據(jù)表明，每生產(chǎn)1噸磷酸會(huì)伴隨產(chǎn)生4.5-5.5噸的磷石膏，每生產(chǎn)1噸黃磷將排放8-10噸廢渣。大量的固體廢棄物排放但無法得到大規(guī)模有效消納產(chǎn)生了一系列的土地占用、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染的問題，因此提高磷石膏、磷渣的利用率，開發(fā)出符合實(shí)際生產(chǎn)需要的磷廢渣產(chǎn)品具有重要意義。

2、目前，磷石膏類砂漿產(chǎn)品存在強(qiáng)度較低，耐水性較差，并且原狀磷石膏主要成分為二水石膏，無膠凝特性，需要高溫煅燒，加堿中和等一系列工藝的處理，十分限制其推廣和應(yīng)用。而磷渣在建筑材料的應(yīng)用當(dāng)中由于其中含量較高的可溶性五氧化二磷導(dǎo)致其對(duì)水泥水化有顯著的緩凝效果，因而作為礦物摻合料使用時(shí)，其摻量也處于較低水平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N磷石膏-磷渣基環(huán)保砂漿及其制備方法，以解決磷石膏、磷渣兩種磷化工副產(chǎn)物在當(dāng)前技術(shù)條件下存在的使用量較低，產(chǎn)品質(zhì)量不高的問題，使其能用于制備建筑、裝飾、保溫等多種砂漿產(chǎn)品。

2、本申請(qǐng)的技術(shù)方案是：一種磷石膏-磷渣基環(huán)保砂漿，包括以下重量份數(shù)的組分：磷石膏25-40份、磷渣25-40份、微米級(jí)硅鋁質(zhì)粉10-20份、水泥10-20份水40-60份、骨料150-450份、淀粉醚0.01-0.05份、抑菌劑0.01-0.05份、堿激發(fā)劑0.05-0.1、黏度調(diào)節(jié)劑0.2-1份。

3、進(jìn)一步的，所述磷石膏為經(jīng)過循環(huán)熱烘系統(tǒng)在80℃環(huán)境下，烘烤2h制備而成，比表面積250-400cm2/kg，

4、進(jìn)一步的，所述磷石膏包括β型半水石膏和二水石膏，β型半水石膏質(zhì)量占比為30％-70％。

5、進(jìn)一步的，所述微米級(jí)硅鋁質(zhì)粉為堿度＜1的礦渣，煤矸石，粉煤灰或其它天然硅鋁酸鹽礦物中的一種磨制的粉末，比表面積為350-450cm2/kg。

6、進(jìn)一步的，所述骨料為機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)為2.6-3.3，mb值≤1.4。

7、進(jìn)一步的，所述抑菌劑為納米級(jí)氧化鋅，zno2含量97％，粒徑約50nm。

8、進(jìn)一步的，所述堿激發(fā)劑為naoh、koh中的一種。

9、進(jìn)一步的，所述黏度調(diào)節(jié)劑為鈉基膨潤土，平均粒徑為20μm，表觀密度為2400-2500kg/m3，吸水膨脹率為30-40ml/2g。

10、所述環(huán)保砂漿的制備方法，按各組分質(zhì)量比稱好磷石膏、磷渣、微米級(jí)硅鋁質(zhì)粉、水泥、骨料、水、淀粉醚、抑菌劑、堿激發(fā)劑、黏度調(diào)節(jié)劑；將磷石膏、磷渣、粉煤灰、水泥、黏度調(diào)節(jié)劑劑預(yù)先混合得到混合粉料；將稱好的淀粉醚、堿激發(fā)劑加入水中攪拌均勻得到混合液；將混合液加入攪拌鍋中；將混合粉料加入攪拌鍋，攪拌1min后將稱好的骨料加入，再攪拌3-4min，得到磷石膏-磷渣基環(huán)保砂漿。

11、本發(fā)明的主要機(jī)理是：1、將原狀磷石膏經(jīng)過80℃的循環(huán)烘干工藝處理后，形成一種二水石膏和半水石膏共存的狀態(tài)的石膏，控制其中β型半水石膏的含量在50％左右。利用β型半水石膏遇水快速反應(yīng)，結(jié)晶生成二水石膏提供砂漿的早期強(qiáng)度，但同時(shí)一方面降低石膏中半水石膏的含量，一方面利用磷石膏和磷渣中游離的磷酸根離子與體系中ca2+相結(jié)合，生成磷酸鈣附著在石膏顆粒表面延緩其水化進(jìn)程，延長β型半水石膏向二水石膏的轉(zhuǎn)化，延長整體的凝結(jié)時(shí)間，發(fā)揮了緩凝劑的功效。磷渣在堿環(huán)境下可以更好的發(fā)揮其火山灰活性，生成c-s-h凝膠和c-a-s-h凝膠，但該反應(yīng)需要oh—緩慢解離其中的ca2+、si4+,在水化前期其主要發(fā)揮的是惰性填充料作用，同時(shí)延緩了整體的水化反應(yīng)進(jìn)程。微米級(jí)硅鋁質(zhì)粉與磷渣在膠凝體系早期的作用類似，但其中較高含量的硅鋁酸鹽礦物能同時(shí)與oh—和過量的so42—反應(yīng)生成三硫型水化硫鋁酸鈣(aft)，這也將消耗砂漿中部分易于溶解的石膏，提升砂漿的強(qiáng)度和耐水性。

12、2、通過在砂漿中摻入堿激發(fā)劑提供更多的oh-可以使得磷石膏-磷渣體系的酸性體系轉(zhuǎn)變?yōu)閴A性環(huán)境，為硅鋁質(zhì)粉、磷渣提供合適的水化環(huán)境。通常情況下硅鋁質(zhì)粉中富含硅鋁物質(zhì)，在激發(fā)劑的作用下加速水化生成c-s-h凝膠和c-a-s-h凝膠，但在堿環(huán)境下，砂漿中大量的so42-和afm產(chǎn)生硫酸鹽激發(fā)效應(yīng)，生成大量的和三硫型水化硫鋁酸鈣(aft)。大量針棒狀的aft與早前生成的二水石膏、c-s-h凝膠、c-a-s-h凝膠相互搭接，填充空隙，提高整體的密實(shí)度，提升砂漿的整體性能。

13、本發(fā)明的有益效果：一是在貴州區(qū)域內(nèi)可以利用豐富且廉價(jià)的磷石膏、磷渣等固廢資源進(jìn)行建筑材料的生產(chǎn)，降低砂漿生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品效益。二是采用循環(huán)熱烘技術(shù)將原狀磷石膏進(jìn)行低成本簡單處理，得到具備一定膠凝性能的石膏產(chǎn)品。三是合理利用堿激發(fā)技術(shù)和硫酸鹽激發(fā)技術(shù)相協(xié)同的反應(yīng)模式，通過堿激發(fā)劑的引入使得原本水化活性較低的廢渣通過相互協(xié)同、相互促進(jìn)的反應(yīng)模式達(dá)到更好的使用效果，且整個(gè)過程不需要緩凝劑。四是同時(shí)通過黏度調(diào)節(jié)劑和抑菌劑的摻入解決了磷石膏產(chǎn)品中存在的有機(jī)質(zhì)雜質(zhì)導(dǎo)致的砂漿發(fā)霉的技術(shù)問題，為更進(jìn)一步推廣磷石膏產(chǎn)品的應(yīng)用做出了技術(shù)的創(chuàng)新。

技術(shù)特征：

1.一種磷石膏-磷渣基環(huán)保砂漿，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的組分：磷石膏25-40份、磷渣25-40份、微米級(jí)硅鋁質(zhì)粉10-20份、水泥10-20份水40-60份、骨料150-450份、淀粉醚0.01-0.05份、抑菌劑0.01-0.05份、堿激發(fā)劑0.05-0.1、黏度調(diào)節(jié)劑0.2-1份。

2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保砂漿，其特征在于，所述磷石膏為經(jīng)過循環(huán)熱烘系統(tǒng)在80℃環(huán)境下，烘烤2h制備而成，比表面積250-400cm2/kg。

3.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保砂漿，其特征在于，所述磷石膏包括β型半水石膏和二水石膏，β型半水石膏質(zhì)量占比為30％-70％。

4.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保砂漿，其特征在于，所述微米級(jí)硅鋁質(zhì)粉為堿度＜1的礦渣，煤矸石，粉煤灰或其它天然硅鋁酸鹽礦物中的一種磨制的粉末，比表面積為350-450cm2/kg。

5.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保砂漿，其特征在于，所述骨料為機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)為2.6-3.3，mb值≤1.4。

6.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保砂漿，其特征在于，所述抑菌劑為納米級(jí)氧化鋅，zno2含量97％，粒徑約50nm。

7.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保砂漿，其特征在于，所述堿激發(fā)劑為naoh、koh中的一種。

8.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保砂漿，其特征在于，所述黏度調(diào)節(jié)劑為鈉基膨潤土，平均粒徑為20μm，表觀密度為2400-2500kg/m3，吸水膨脹率為30-40ml/2g。

9.如權(quán)利要求1-8所述環(huán)保砂漿的制備方法，其特征在于，按各組分質(zhì)量比稱好磷石膏、磷渣、微米級(jí)硅鋁質(zhì)粉、水泥、骨料、水、淀粉醚、抑菌劑、堿激發(fā)劑、黏度調(diào)節(jié)劑；將磷石膏、磷渣、粉煤灰、水泥、黏度調(diào)節(jié)劑劑預(yù)先混合得到混合粉料；將稱好的淀粉醚、堿激發(fā)劑加入水中攪拌均勻得到混合液；將混合液加入攪拌鍋中；將混合粉料加入攪拌鍋，攪拌1min后將稱好的骨料加入，再攪拌3-4min，得到磷石膏-磷渣基環(huán)保砂漿。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種磷石膏?磷渣基環(huán)保砂漿及其制備方法，砂漿重量份數(shù)的組分：磷石膏25?40份、磷渣25?40份、微米級(jí)硅鋁質(zhì)粉10?20份、水泥10?20份、水40?60份、骨料150?450份、淀粉醚0.01?0.05份、抑菌劑0.01?0.05份、堿激發(fā)劑0.05?0.1、黏度調(diào)節(jié)劑0.2?1份，效果一是利用豐富廉價(jià)的磷石膏磷渣等固廢資源。二是采用循環(huán)熱烘技術(shù)將原狀磷石膏進(jìn)行低成本簡單處理，得到具備一定膠凝性能的石膏產(chǎn)品。三是堿激發(fā)技術(shù)和硫酸鹽激發(fā)技術(shù)協(xié)同反應(yīng)達(dá)到更好的使用效果，且不需要緩凝劑。四是同時(shí)通過黏度調(diào)節(jié)劑和抑菌劑的摻入解決了磷石膏產(chǎn)品中有機(jī)質(zhì)雜質(zhì)導(dǎo)致的砂漿發(fā)霉的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：林喜華,袁棕,宋蘭蘭,班錄江,袁義進(jìn),車婧,徐梓馨,周榮強(qiáng),劉力恒,代理堃,譚松
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中建西部建設(shè)貴州有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21