CN110436866B - 一种粘结石膏粉及其制备方法 - Google Patents
一种粘结石膏粉及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种粘结石膏粉及其制备方法,所述粘结石膏粉包括100重量份磷石膏、5‑20重量份重钙、10‑20重量份粉煤灰、5‑15重量份白水泥、1‑5重量份缓凝剂、5‑20重量份再分散乳胶粉和5‑25重量份保水剂。所述方法包括以下步骤:将磷石膏的pH调至中性或弱碱性,煅烧一段时间,一次陈化,粉磨,过筛;加入固化剂,搅拌均匀,二次陈化,得到无害化预处理的磷石膏;将无害化预处理的磷石膏、重钙、粉煤灰、白水泥、缓凝剂、可再分散乳胶粉和保水剂混合均匀,得到粘结石膏粉。本申请开辟了一种实现磷石膏再利用的有效方式,并且制备出的粘结石膏粉的各项性能均符合国家标准。
Description
技术领域
本申请涉及但不限于建筑材料领域,特别涉及但不限于一种粘结石膏粉及其制备方法。
背景技术
磷石膏是湿法制取磷酸过程的工业副产品,每生产1吨磷酸约产生5吨的磷石膏,目前我国磷石膏累计堆存量已超3亿吨。每年用于磷石膏堆放的费用高达数百万元。由于磷石膏含有有害物质,其大量排放,不仅增加费用,占用大面积场地进行堆放,而且污染环境,给人类健康和生态环境带来危害。
因此,存在对磷石膏的资源化利用途径的开发需要。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
磷石膏中含有磷、氟和有机物等杂质,这些杂质影响了磷石膏的综合利用。本申请提供了一种将磷石膏进行无害化预处理、并利用预处理得到的磷石膏制备粘结石膏的方法,该方法通过去除磷石膏中的有机物、使其中的有害杂质固化从而在石膏粉使用过程中呈现化学惰性,实现了磷石膏的资源化利用。
具体地,本申请提供了一种粘结石膏粉,所述粘结石膏粉包括以下重量份的各组分:
在一些实施方式中,所述磷石膏可以为经过以下无害化预处理得到的磷石膏:将磷石膏的pH调至中性或弱碱性,煅烧一段时间,一次陈化,粉磨,过筛;加入固化剂,二次陈化,得到所述无害化预处理的磷石膏。
在一些实施方式中,过筛后的磷石膏与所述固化剂的重量比可以为100:5-10。
在一些实施方式中,可以用生石灰粉将磷石膏的pH调至6.5-8。生石灰粉CaO与磷石膏中的可溶性P2O5、F-发生反应生成惰性物质,可消除可溶性磷和氟的危害。
在一些实施方式中,所述煅烧的温度可以为150-200℃,时间可以为1.5-4小时。
在一些实施方式中,所述一次陈化的时间可以为24-72小时,所述二次陈化的时间可以为24小时。
在一些实施方式中,所述过筛可以为过80目筛,并且在过筛后得到的磷石膏中,能通过200目筛的磷石膏的含量不低于30%。
在一些实施方式中,所述固化剂可以选自氟硅酸盐类固化剂和胺类固化剂中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中,所述氟硅酸盐类固化剂可以选自氟硅酸镁、氟硅酸锌、氟硅酸钙和氟硅酸钠中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中,所述胺类固化剂可以选自4,4’-二氨基二苯基甲烷、三乙烯四胺、二乙烯三胺、N-羟甲基丙烯酰胺、聚丙稀苯胺、间苯二胺和四乙基溴化胺中的任意一种或更多种。
当所述固化剂为胺类固化剂时,所述粘结石膏粉还包括促进剂。在一些实施方式中,所述促进剂可以选自水杨酸、甲醛、苯甲醛、甲醇、乙醇、正丙醇、叔丁醇、异丁醇和环己醇中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中,所述胺类固化剂与所述促进剂的重量比可以为1:0.5-1。
在一些实施方式中,所述重钙可以为200-500目的超白重钙粉。
在一些实施方式中,所述白水泥的强度等级可以为32.5。
在一些实施方式中,所述缓凝剂可以选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中,所述蛋白质类缓凝剂可以选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中,所述保水剂可以选自羟丙基甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾和聚丙烯酸铵中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中,所述羟丙基甲基纤维素可以为粘度等级为40000-200000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素。
在一些实施方式中,所述羟丙基甲基纤维素可以为粘度等级为60000-100000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素。
本申请还提供了一种制备粘结石膏粉的方法,所述方法包括以下步骤:
将磷石膏的pH调至中性或弱碱性,煅烧一段时间,一次陈化,粉磨,过筛;加入固化剂,搅拌均匀,二次陈化,得到无害化预处理的磷石膏;
将无害化预处理的磷石膏、重钙、粉煤灰、白水泥、缓凝剂、可再分散乳胶粉和保水剂混合均匀,得到粘结石膏粉。
在一些实施方式中,可以用生石灰粉将磷石膏的pH调至6.5-8,在150-200℃下煅烧时间1.5-4小时,陈化24-72小时,粉磨,过80目筛,使得在过筛后得到的磷石膏中,能通过200目筛的磷石膏的含量不低于30%;加入固化剂,搅拌均匀,继续陈化24小时,得到所述无害化预处理的磷石膏。
在一些实施方式中,过筛后的磷石膏与所述固化剂的重量比可以为100:5-10。
在一些实施方式中,所述固化剂可以选自氟硅酸盐类固化剂和胺类固化剂中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中,所述氟硅酸盐类固化剂可以选自氟硅酸镁、氟硅酸锌、氟硅酸钙和氟硅酸钠中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中,所述胺类固化剂可以选自4,4’-二氨基二苯基甲烷、三乙烯四胺、二乙烯三胺、N-羟甲基丙烯酰胺、聚丙稀苯胺、间苯二胺和四乙基溴化胺中的任意一种或更多种。
当所述固化剂为胺类固化剂时,所述粘结石膏粉还包括促进剂。在一些实施方式中,所述促进剂可以选自水杨酸、甲醛、苯甲醛、甲醇、乙醇、正丙醇、叔丁醇、异丁醇和环己醇中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中,所述胺类固化剂与所述促进剂的重量比可以为1:0.5-1。
在一些实施方式中,所述重钙可以为200-500目的超白重钙粉。
在一些实施方式中,所述白水泥的强度等级可以为32.5。
在一些实施方式中,所述缓凝剂可以选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中,所述蛋白质类缓凝剂可以选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中,所述保水剂可以选自羟丙基甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾和聚丙烯酸铵中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中,所述羟丙基甲基纤维素可以为粘度等级为40000-200000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素。
在一些实施方式中,所述羟丙基甲基纤维素可以为粘度等级为60000-100000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素。
本申请采用磷石膏制备粘结石膏粉,实现了固体废弃物——磷石膏的再利用。当采用的磷石膏中的有害杂质较多时,通过对磷石膏进行中和、煅烧以及陈化,除去磷石膏中的部分有害杂质,然后加入固化剂,固化剂作用于磷石膏后能有效阻止杂质离子对石膏颗粒间双电层结构的破坏和损伤,限制杂质离子的交换活动。固化剂产生的化学力能封闭杂质离子的扩散路径,使石膏颗粒凝聚力增强,在磷石膏遇水凝结硬化的过程中胶结固化,不再渗透扩散出磷石膏外,使得磷石膏能够达到建筑石膏的国家标准,能够代替传统的天然石膏与脱硫石膏去生产粘结石膏。同时,将粉煤灰引入粘结石膏中,降低了生产成本,同时实现了工业副产磷石膏和粉煤灰两种固废的综合利用,不但环保节能,而且制备的粘结石膏的各项力学性能均满足要求。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书以及权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
以下实施例中所使用的磷石膏产自湖北兴发化工集团股份有限公司;重钙为200-500目的超白重钙粉,购买自天津市燕东矿产品有限公司;粉煤灰购买自灵寿县恒石矿产品加工厂;白水泥的强度等级为32.5,购买自郑州康辉耐材有限公司;可再分散乳胶粉购买自山东戈麦斯化工有限公司;羟丙基甲基纤维素为粘度等级为60000-100000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素,购买自河北得力纤维素科技有限公司;缓凝剂为曲周县申辉石膏缓凝剂有限公司产的降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂;其他原料均为普通市售产品。
实施例1
磷石膏无害化处理制备磷石膏粉,具体步骤如下:
步骤1:用生石灰粉将磷石膏的pH值调节至7.2。
步骤2:将步骤1得到的磷石膏在170℃的马沸炉中煅烧2小时,陈化48小时,粉磨5分钟,过80目筛,其中能通过200目筛的粉体含量为35%。
步骤3:将步骤2得到的磷石膏粉中加入氟硅酸镁,磷石膏粉与氟硅酸镁的重量比为100:6,充分搅拌,继续陈化24小时,得到无害化预处理的磷石膏粉。
实施例2
磷石膏无害化处理制备磷石膏粉,具体步骤如下:
步骤1:用生石灰粉将磷石膏的pH值调节至6.8。
步骤2:将步骤1得到的磷石膏在160℃的马沸炉中煅烧2小时,陈化48小时,粉磨5分钟,过80目筛,其中能通过200目筛的粉体含量为32%。
步骤3:将步骤2得到的磷石膏粉中加入氟硅酸钠,磷石膏粉与氟硅酸钠的重量比为100:8,充分搅拌,继续陈化24小时,得到无害化处理的磷石膏粉。
实施例3
磷石膏无害化处理制备磷石膏粉,具体步骤如下:
步骤1:用生石灰粉将磷石膏的pH值调节至7.7。
步骤2:将步骤1得到的磷石膏在190℃的马沸炉中煅烧2小时,陈化48小时,粉磨5分钟,过80目筛,其中能通过200目筛的粉体含量为38%。
步骤3:将步骤2得到的磷石膏粉中加入N-羟甲基丙烯酰胺、水杨酸,磷石膏粉与N-羟甲基丙烯酰胺、水杨酸的重量比为100:10:6,充分搅拌,继续陈化24小时,得到无害化处理的磷石膏粉。
对比例1
2.0级普通建筑石膏粉,购买自北新集团建材股份有限公司涿州分公司。
对比例2
不经处理的磷石膏粉,产自湖北兴发化工集团股份有限公司。
测试例1
参照中国国家标准GB/T9776-2008《建筑石膏》对实施例1-3及对比例1-2的磷石膏粉进行测试,检测磷石膏粉的物理力学性能,结果见表1。
表1磷石膏粉的物理力学性能
从表1可以看出,本申请实施例经无害化处理工艺制备的磷石膏粉具有与普通2.0级建筑石膏相似的物理力学性能。
实施例4
采用实施例1的无害化预处理的磷石膏粉制备实施例4的粘结石膏粉,步骤如下:
步骤1:按比例称量原料组分,其中,实施例1的无害化预处理的磷石膏粉、重钙、粉煤灰、白水泥、缓凝剂、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素的重量比为100:15:15:8:1.3:10:15。
步骤2:将称量好的各组分混合均匀,得到粘结石膏粉。
在施工现场将100重量份粘结石膏粉与55重量份水混合,即可得到无毒无害、绿色环保的粘结石膏。
实施例5
采用实施例1的无害化预处理的磷石膏粉制备实施例5的粘结石膏粉,步骤如下:
步骤1:按比例称量原料组分,其中,实施例1的无害化预处理的磷石膏粉、重钙、粉煤灰、白水泥、缓凝剂、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素的重量比为100:10:10:6:4:6:10。
步骤2:将称量好的各组分混合均匀,得到粘结石膏粉。
在施工现场将100重量份粘结石膏粉与60重量份水混合,即可得到无毒无害、绿色环保的粘结石膏。
实施例6
采用实施例1的无害化预处理的磷石膏粉制备实施例6的粘结石膏粉,步骤如下:
步骤1:按比例称量原料组分,其中,实施例1的无害化预处理的磷石膏粉、重钙、粉煤灰、白水泥、缓凝剂、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素的重量比为100:20:20:15:3.5:18:20。
步骤2:将称量好的各组分混合均匀,得到粘结石膏粉。
在施工现场将100重量份粘结石膏粉与67重量份水混合,即可得到无毒无害、绿色环保的粘结石膏。
对比例3
市售普通型粘结石膏粉(购买自济南众杰化工有限公司)按照产品使用说明与水混合制备的粘结石膏。
测试例2
参照中国国家标准JC/T1025-2007《粘结石膏》对实施例4-6及对比例3进行测试,检测粘结石膏的物理力学性能,结果见表2。
表2粘结石膏的物理力学性能
从表2可以看出,本申请实施例制备的粘结石膏,在性能上能够满足建材行业标准要求的物理力学性能标准要求。
本申请中的性能指标检测依据国家及行业标准。通过本申请的配方和制备工艺生产的粘结石膏,均满足或高于中国国家标准的要求。
虽然本申请所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式,并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员,在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本申请的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (19)
1.一种粘结石膏粉,所述粘结石膏粉包括以下重量份的各组分:
磷石膏 100份
重钙 5-20份
粉煤灰 10-20份
白水泥 5-15份
缓凝剂 1-5份
可再分散乳胶粉 5-20份
保水剂 5-25份;
其中,所述磷石膏为经过以下无害化预处理得到的磷石膏:用生石灰粉将磷石膏的pH调至6.5-8,煅烧一段时间,一次陈化,粉磨,过筛;加入固化剂,二次陈化,得到所述无害化预处理的磷石膏;过筛后的磷石膏与所述固化剂的重量比为100: 5-10;
所述固化剂选自氟硅酸镁、氟硅酸钠和N-羟甲基丙烯酰胺中的任意一种或更多种,当所述固化剂为N-羟甲基丙烯酰胺时,所述粘结石膏粉还包括促进剂。
2.根据权利要求1所述的粘结石膏粉,其中,
所述煅烧的温度为150-200℃,时间为1.5-4小时;
所述一次陈化的时间为24-72小时,所述二次陈化的时间为24小时;
所述过筛为过80目筛,并且在过筛后得到的磷石膏中,能通过200目筛的磷石膏的含量不低于30%。
3.根据权利要求1所述的粘结石膏粉,其中,所述促进剂选自水杨酸、甲醛、苯甲醛、甲醇、乙醇、正丙醇、叔丁醇、异丁醇和环己醇中的任意一种或更多种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的粘结石膏粉,其中,所述N-羟甲基丙烯酰胺与所述促进剂的重量比为1: 0.5-1。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的粘结石膏粉,其中,所述重钙为200-500目的超白重钙粉。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的粘结石膏粉,其中,所述白水泥的强度等级为32.5。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的粘结石膏粉,其中,所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或更多种;并且,其中,所述蛋白质类缓凝剂选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的任意一种或更多种。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的粘结石膏粉,其中,所述保水剂选自羟丙基甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾和聚丙烯酸铵中的任意一种或更多种。
9.根据权利要求8所述的粘结石膏粉,其中,所述羟丙基甲基纤维素为粘度等级为40000-200000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素。
10.根据权利要求9所述的粘结石膏粉,其中,所述羟丙基甲基纤维素为粘度等级为60000-100000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素。
11.一种制备粘结石膏粉的方法,所述方法包括以下步骤:
用生石灰粉将磷石膏的pH调至6.5-8,煅烧一段时间,一次陈化,粉磨,过筛;加入固化剂,搅拌均匀,二次陈化,得到无害化预处理的磷石膏;
将无害化预处理的磷石膏、重钙、粉煤灰、白水泥、缓凝剂、可再分散乳胶粉和保水剂混合均匀,得到粘结石膏粉;
所述固化剂选自氟硅酸镁、氟硅酸钠和N-羟甲基丙烯酰胺中的任意一种或更多种,当所述固化剂为N-羟甲基丙烯酰胺时,所述粘结石膏粉还包括促进剂;并且
其中,用生石灰粉将磷石膏的pH调至6.5-8,在150-200℃下煅烧时间1.5-4小时,陈化24-72小时,粉磨,过80目筛,使得在过筛后得到的磷石膏中,能通过200目筛的磷石膏的含量不低于30%;加入固化剂,搅拌均匀,继续陈化24小时,得到所述无害化预处理的磷石膏;并且
其中,过筛后的磷石膏与所述固化剂的重量比为100: 5-10。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述促进剂选自水杨酸、甲醛、苯甲醛、甲醇、乙醇、正丙醇、叔丁醇、异丁醇和环己醇中的任意一种或更多种。
13.根据权利要求11或12所述的方法,其中,所述N-羟甲基丙烯酰胺与所述促进剂的重量比为1: 0.5-1。
14.根据权利要求11所述的方法,其中,所述重钙为200-500目的超白重钙粉。
15.根据权利要求11所述的方法,其中,所述白水泥的强度等级为32.5。
16.根据权利要求11所述的方法,其中,所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或更多种;并且,其中,所述蛋白质类缓凝剂选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的任意一种或更多种。
17.根据权利要求11所述的方法,其中所述保水剂选自羟丙基甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾和聚丙烯酸铵中的任意一种或更多种。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,所述羟丙基甲基纤维素为粘度等级为40000-200000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,所述羟丙基甲基纤维素为粘度等级为60000-100000Pa.s的缓溶性羟丙基甲基纤维素。
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GR01 | Patent grant | ||
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