CN103288410A

CN103288410A - 采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料及其生产工艺

Info

Publication number: CN103288410A
Application number: CN2013101844173A
Authority: CN
Inventors: 马保国; 卢斯文; 茹晓红; 郅真真; 李玉博; 蹇守卫
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: CN103288410B

Abstract

本发明涉及一种α高强石膏基自流平材料及其生产工艺，其原料组分按重量百分数计为：α高强石膏粉：40～60%；集料：30～50%；水泥：1～4%；粉煤灰：1～4%；可再分散胶粉：2～4%；缓凝剂：0.1～0.3%；减水剂：0.2～0.75%；保水剂：0.1～0.25%；引气剂：0.1～0.4%；消泡剂：0.05～0.15%。然后将原料混匀，即制得α高强石膏基自流平材料，本发明的优点是：本发明所得的α高强石膏基自流平材料经过检测，达到JC/T1023—2007《石膏基自流平砂浆》要求，30min流动度损失、初凝时间、终凝时间、抗折强度、抗压强度、收缩率，都符合要求。

Description

采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料及其生产工艺

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体的是涉及一种采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料及其生产工艺。

背景技术

磷石膏是湿法磷酸生产过程中排出的以二水硫酸钙为主要成分的沉淀物，是磷化工生产中最主要的工业副产品。通常情况下，生产1吨P₂O₅就要排放4.5～5.5吨磷石膏。磷石膏的pH值呈酸性，其主要成分是二水硫酸钙，但其中含有一定磷、氟、有机物等杂质，化学成分复杂，目前没有得到很好的利用，大部分是露天堆放着。近年来，随着磷化工业的不断发展，我国磷石膏的排放量日益增加，2009年我国磷石膏产生量约5000万吨，累计堆存量已超过2亿吨，占用了大量的土地资源。目前，国内磷石膏主要用于生产水泥缓凝剂、建筑石膏粉、石膏砖或砌块等低附加值的产品，所以利用磷石膏生产综合性能优越的纸面石膏板和石膏基自流平材料等高附加值的产品是磷石膏资源化利用的重要途径和研究方向，具有广阔的商业前景和社会意义。

石膏基自流平材料是由石膏材料、特种骨料及各种建筑化学添加剂在工厂精心配置、混合均匀而制得的一种专门用于地面找平的干粉砂浆。目前，我国已制定的相应产品标准为JC/T1023—2007《石膏基自流平砂浆》。我国利用石膏生产石膏基自流平材料方面的专利文献主要有：1）中国专利CN102190470A公布了一种二水脱硫α高强石膏基自流平砂浆及其生产方法，其工艺为：首先将80～100%的二水脱硫石膏和10～20%的水制成料浆加入高压釜中，同时加入硫酸铝和烷基苯磺酸钠作为媒晶剂，升到一定温度，保温一段时间，反应制得α高强石膏浆体，浆体经过烘干制得α高强石膏粉；再将α高强石膏粉与集料、激发剂、保水剂、粘结剂、减水剂、消泡剂、助剂按配比、计量混合，制成二水脱硫α高强石膏基自流平砂浆，该方法采用的是加压水溶液法制备α高强石膏粉；2）中国专利201110039548.3公布了一种磷石膏自流平材料，但其中主要成分是采用天然石膏制备的α半水石膏，另外，其改性磷石膏是在170℃±10℃的温度下煅烧100～300min，使其完全脱水得到的β半水石膏。专利CN102190470A所用的α型高强石膏是在蒸压条件下进行，需要较高的设备投资和蒸汽热源；专利201110039548.3中只利用了少部分的磷石膏，是采用高温煅烧工艺制备成β半水石膏，没有充分利用磷石膏资源，高温煅烧对设备要求高，而且会消耗大量的能源。因此，采用常压水热法将磷石膏制备成α型高强石膏粉，用来配制成α型高强石膏基自流平材料的生产工艺具有节能环保的特点，大量利用磷石膏，提高其附加值，生产出的自流平材料成本低、强度高、流动性好。至今国内尚未见用磷石膏制备α高强石膏基自流平材料的专利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料及其生产工艺，该工艺利废高、成本低，所得产品性能好，实现了节能环保。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料，其原料组分按重量百分数计为：

α高强石膏粉：40～60%；集料：30～50%；水泥：1～4%；粉煤灰：1～4%；

可再分散胶粉：2～4%；缓凝剂：0.1～0.3%；减水剂：0.2～0.75%；保水剂：0.1～0.25%；

引气剂：0.1～0.4%；消泡剂：0.05～0.15%。

按上述方案，所述的α高强石膏粉的制备方法是：将原料改性磷石膏、水、媒晶剂A和媒晶剂B投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到80～100℃，然后保温4～24h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体，迅速在90～100℃温度下干燥制得α高强石膏粉；所述的原料按重量百分数计为改性磷石膏：35～60%；水：28～50%；媒晶剂A：7～15%；媒晶剂B：0.01～0.5%。

按上述方案，所述的改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量不大于0.6%、可溶氟含量不大于0.4%和有机物含量不大于0.3%，脱水得到。

按上述方案，所述的媒晶剂A为氯化钙。

按上述方案，所述的媒晶剂B为酒石酸。

按上述方案，所述的集料为细河砂，细度模数控制在2.2～2.4；所述的水泥为硫铝酸盐水泥；所述的可再分散胶粉为醋酸乙烯和乙烯单体共聚得到的粉体；所述的缓凝剂为柠檬酸、柠檬酸盐、酒石酸盐、多聚磷酸盐和SC缓凝剂中的任意一种；所述的减水剂为聚羧酸干粉减水剂、萘系减水剂或者磺化三聚氰胺减水剂中的任意一种；所述的保水剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的任意一种；所述的引气剂为烷基类或者烷基芳烃磺酸类引气剂；所述的消泡剂为有机硅油或非离子表面活性剂。

所述的采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料的生产工艺，其包括有以下步骤：按照α高强石膏粉：40～60%；集料：30～50%；水泥：1～4%；粉煤灰：1～4%；可再分散胶粉：2～4%；缓凝剂：0.1～0.3%；减水剂：0.2～0.75%；保水剂：0.1～0.25%；引气剂：0.1～0.4%；消泡剂：0.05～0.15%取料；然后将原料混匀，即制得α高强石膏基自流平材料；其中，所述的α高强石膏粉的制备方法是：将原料改性磷石膏、水、媒晶剂A和媒晶剂B投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到80～100℃，然后保温4～24h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体，迅速在90～100℃温度下干燥制得α高强石膏粉；所述的原料按重量百分数计为改性磷石膏：35～60%；水：28～50%；媒晶剂A：7～15%；媒晶剂B：0.01～0.5%。

本发明的优点是：本发明所得的α高强石膏基自流平材料经过检测，达到JC/T1023—2007《石膏基自流平砂浆》要求，30min流动度损失、初凝时间、终凝时间、抗折强度、抗压强度、收缩率，都符合要求。与现有石膏基自流平材料相比，本发明工艺大量利用了工业副产品磷石膏，通过添加两种媒晶剂改变半水石膏结晶时的环境，促使晶体形态向短柱状转化，在常压水热反应这样温和的条件下制备α高强石膏粉，作为α高强石膏基自流平材料的基料。晶型为短柱状，所以大大降低了需水量，强度大大提高；用硫铝酸盐水泥代替普通硅酸盐水泥，提高了材料的前期强度，从而保证了施工进度；通过添加矿物外加剂粉煤灰增加滚珠效应，从而提高其流动性；通过添加缓凝剂、减水剂、引气剂等化学外加剂改善材料的物理性能，比如，控制凝结时间，减少用水量，提高流动性。该生产工艺不仅制备了一种性能好、附加值高的自流平材料，而且还大大利用了工业废弃物磷石膏，解决了磷化工产业的一个大难题。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

采用磷石膏制备α高强石膏基自流平材料的生产工艺，其各组份配比如下：

1）由磷石膏制得α高强石膏粉：

改性磷石膏：60%；水：29.6%；氯化钙：10%；酒石酸：0.4%；

按照以上配比将原料投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到95℃，然后保温5h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经90℃热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体，迅速在100℃下干燥制得α高强石膏粉；

2）用α高强石膏粉制得石膏基自流平材料：

α高强石膏粉：60%；细河砂：30.45%；硫铝酸盐水泥：3%；粉煤灰：3%；可再分散胶粉：3%；柠檬酸：0.1%；磺化三聚氰胺减水剂：0.2%；甲基纤维素：0.1%；十二烷基苯磺酸钠：0.1%；有机硅油：0.05%；

其中，改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量为0.01%、可溶氟含量为0.01%和有机物含量为0.01%，脱水得到的磷石膏，集料为细河砂，细度模数控制在2.2～2.4，粉煤灰粒径大小控制在0.08～0.12mm之间。可再分散胶粉为醋酸乙烯和乙烯单体共聚得到的粉体，按照以上配比混合，即制得α高强石膏基自流平材料，然后，按水胶比0.45加水拌匀后施工。经过检测，该材料的性能指标可以满足JC/T1023—2007《石膏基自流平砂浆》中的各项要求。

实施例2：

1）由磷石膏制得α高强石膏粉：(在上下限调整下列各标注数据，标注蓝色)

改性磷石膏：50%；水：39.5%；氯化钙：10%；酒石酸：0.5%；

按照以上配比将原料投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到98℃，然后保温4h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经95℃热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体，迅速在95℃下干燥制得α高强石膏粉；

2）用α高强石膏粉制得石膏基自流平材料：

α高强石膏粉：50%；细河砂：39.1%；硫铝酸盐水泥：3%；粉煤灰：3%；可再分散胶粉：4%；柠檬酸：0.15%；FDN萘系减水剂：0.3%；甲基纤维素：0.15%；十二烷基苯磺酸钠：0.2%；有机硅油：0.1%；

其中，改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量为0.14%、可溶氟含量为0.12%和有机物含量为0.08%，脱水得到的磷石膏，集料为细河砂，细度模数控制在2.2～2.4，粉煤灰粒径大小控制在0.08～0.12mm之间。可再分散胶粉为醋酸乙烯和乙烯单体共聚得到的粉体，按照以上配比混合，即制得α高强石膏基自流平材料，然后，按水胶比0.44加水拌匀后施工。经过检测，该材料的性能指标可以满足JC/T1023—2007《石膏基自流平砂浆》中的各项要求。

实施例3：

1）由磷石膏制得α高强石膏粉：

改性磷石膏：40%；水：44.8%；氯化钙：15%；酒石酸：0.2%；

按照以上配比将原料投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到92℃，然后保温6h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经85℃热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体，迅速在92℃下干燥制得α高强石膏粉；

2）用α高强石膏粉制得石膏基自流平材料：

α高强石膏粉：50%；细河砂：38.95%；硫铝酸盐水泥：4%；粉煤灰：4%；可再分散胶粉：2%；SC缓凝剂：0.2%；FDN萘系减水剂：0.4%；羟乙基纤维素：0.1%；十二烷基苯磺酸钠：0.3%；有机硅油：0.05%；

改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量为0.38%、可溶氟含量为0.25%和有机物含量为0.16%，脱水得到的磷石膏，集料为细河砂，细度模数控制在2.2～2.4，粉煤灰粒径大小控制在0.08～0.12mm之间。可再分散胶粉为醋酸乙烯和乙烯单体共聚得到的粉体，按照以上配比混合，即制得α高强石膏基自流平材料，然后，按水胶比0.42加水拌匀后施工。经过检测，该材料的性能指标可以满足JC/T1023—2007《石膏基自流平砂浆》中的各项要求。

实施例4：

1）由磷石膏制得α高强石膏粉：

改性磷石膏：50%；水：39.9%；氯化钙：10%；酒石酸：0.1%；

按照以上配比将原料投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到90℃，然后保温7h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经80℃热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体，迅速在90℃下干燥制得α高强石膏粉；

2）用α高强石膏粉制得石膏基自流平材料：

α高强石膏粉：40%；细河砂：47.2%；硫铝酸盐水泥：4%；粉煤灰：4%；可再分散胶粉：4%；三聚磷酸钠：0.3%；聚羧酸干粉减水剂：0.2%；甲基纤维素：0.15%；十二烷基硫酸钠K12：0.1%；有机硅油：0.05%；

改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量为0.43%、可溶氟含量为0.30%和有机物含量为0.21%，脱水得到的磷石膏，集料为细河砂，细度模数控制在2.2～2.4，粉煤灰粒径大小控制在0.08～0.12mm之间。可再分散胶粉为醋酸乙烯和乙烯单体共聚得到的粉体，按照以上配比混合，即制得α高强石膏基自流平材料，然后，按水胶比0.43加水拌匀后施工。经过检测，该材料的性能指标可以满足JC/T1023—2007《石膏基自流平砂浆》中的各项要求。

实施例5：

1）由磷石膏制得α高强石膏粉：

改性磷石膏：50%；水：39.99%；氯化钙：10%；酒石酸：0.01%；

按照以上配比将原料投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到85℃，然后保温12h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经85℃热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体，迅速在90℃下干燥制得α高强石膏粉；

2）用α高强石膏粉制得石膏基自流平材料：

α高强石膏粉：50%；细河砂：38.85%；硫铝酸盐水泥：3%；粉煤灰：3%；可再分散胶粉：4%；SC缓凝剂：0.2%；磺化三聚氰胺减水剂：0.3%；羧甲基纤维素：0.1%；十二烷基苯磺酸钠：0.4%；有机硅油：0.15%；

改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量为0.45%、可溶氟含量为0.32%和有机物含量为0.24%，脱水得到的磷石膏，集料为细河砂，细度模数控制在2.2～2.4，粉煤灰粒径大小控制在0.08～0.12mm之间。可再分散胶粉为醋酸乙烯和乙烯单体共聚得到的粉体，按照以上配比混合，即制得α高强石膏基自流平材料，然后，按水胶比0.44加水拌匀后施工。经过检测，该材料的性能指标可以满足JC/T1023—2007《石膏基自流平砂浆》中的各项要求。

按照标准JC/T1023—2007《石膏基自流平砂浆》对本发明制得的石膏基自流平材料的一些主要性能进行了测试，结果如下表：

。

Claims

1.采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料，其原料组分按重量百分数计为：

引气剂：0.1～0.4%；消泡剂：0.05～0.15%。

2.根据权利要求1所述的采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料，其特征在于所述的α高强石膏粉的制备方法是：将原料改性磷石膏、水、媒晶剂A和媒晶剂B投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到80～100℃，然后保温4～24h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体，迅速在90～100℃温度下干燥制得α高强石膏粉；所述的原料按重量百分数计为改性磷石膏：35～60%；水：28～50%；媒晶剂A：7～15%；媒晶剂B：0.01～0.5%。

3.根据权利要求2所述的采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料，其特征在于所述的改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量不大于0.6%、可溶氟含量不大于0.4%和有机物含量不大于0.3%，脱水得到。

4.根据权利要求2或3所述的采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料，其特征在于所述的媒晶剂A为氯化钙。

5.根据权利要求2或3所述的采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料，其特征在于所述的媒晶剂B为酒石酸。

6.根据权利要求1所述的采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料，其特征在于：所述的集料为细河砂，细度模数控制在2.2～2.4；所述的水泥为硫铝酸盐水泥；所述的可再分散胶粉为醋酸乙烯和乙烯单体共聚得到的粉体；所述的缓凝剂为柠檬酸、柠檬酸盐、酒石酸盐、多聚磷酸盐和SC缓凝剂中的任意一种；所述的减水剂为聚羧酸干粉减水剂、萘系减水剂或者磺化三聚氰胺减水剂中的任意一种；所述的保水剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的任意一种；所述的引气剂为烷基类或者烷基芳烃磺酸类引气剂；所述的消泡剂为有机硅油或非离子表面活性剂。

7.权利要求1所述的采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料的生产工艺，其包括有以下步骤：按照α高强石膏粉：40～60%；集料：30～50%；水泥：1～4%；粉煤灰：1～4%；可再分散胶粉：2～4%；缓凝剂：0.1～0.3%；减水剂：0.2～0.75%；保水剂：0.1～0.25%；引气剂：0.1～0.4%；消泡剂：0.05～0.15%取料；然后将原料混匀，即制得α高强石膏基自流平材料；其中，所述的α高强石膏粉的制备方法是：将原料改性磷石膏、水、媒晶剂A和媒晶剂B投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到80～100℃，然后保温4～24h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体，迅速在90～100℃温度下干燥制得α高强石膏粉；所述的原料按重量百分数计为改性磷石膏：35～60%；水：28～50%；媒晶剂A：7～15%；媒晶剂B：0.01～0.5%。

8.根据权利要求2所述的采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料的生产工艺，其特征在于所述的改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量不大于0.6%、可溶氟含量不大于0.4%和有机物含量不大于0.3%，脱水得到。

9.根据权利要求7或8所述的采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料的生产工艺，其特征在于所述的媒晶剂A为氯化钙，所述的媒晶剂B为酒石酸。

10.根据权利要求7所述的采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料的生产工艺，其特征在于：所述的集料为细河砂，细度模数控制在2.2～2.4；所述的水泥为硫铝酸盐水泥；所述的可再分散胶粉为醋酸乙烯和乙烯单体共聚得到的粉体；所述的缓凝剂为柠檬酸、柠檬酸盐、酒石酸盐、多聚磷酸盐和SC缓凝剂中的任意一种；所述的减水剂为聚羧酸干粉减水剂、萘系减水剂或者磺化三聚氰胺减水剂中的任意一种；所述的保水剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的任意一种；所述的引气剂为烷基类或者烷基芳烃磺酸类引气剂；所述的消泡剂为有机硅油或非离子表面活性剂。