水泥缓凝剂及利用半水磷石膏直接制备水泥缓凝剂的方法

摘要

本发明涉及一种利用工业副产半水磷石膏直接制备水泥缓凝剂的方法，属于水泥添加剂制备技术领域。本发明水泥缓凝剂是先将磷石膏陈化，待磷石膏中的半水石膏的40％～80％转化为二水石膏后打散，加入碱性激化剂及水，混合造粒，自然养护风干，即得；其中，磷石膏、碱性激化剂、水的重量配比为：磷石膏80～90份∶碱性激化剂0.5～4份∶水10～20份。本发明制备得到的缓凝剂在造粒工序产出的半成品在很短时间内凝结硬化，产品出造粒机即有一定强度，5分钟后产品抗压强度在3-5MPa，从1米高的试验平台上自由跌落其破碎率＜10％，可以直接利用装载机对其进行转运，大幅度节约产品仓储面积。同时，生产工艺流程简单、经济、环保。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用工业副产半水磷石膏直接制备水泥缓凝剂的方法，属于水泥添加剂 制备技术领域。

背景技术

水泥是工程建筑中主要原料之一，得到了广泛、大量的应用。石膏则是水泥生产过程中 不可缺少的缓凝剂，加入量在4～5％左右，市场需求量非常大。现在水泥生产所使用的缓凝剂 大多为天然石膏，随着工业的发展，水泥的使用量越来越大，天然石膏的需求量也将随之增 加，这样不仅会造成天然石膏资源的紧缺，同时工业副产的石膏也无法得到有效利用，如磷 化工企业在湿法磷酸生产过程中产生的大量磷石膏，未得到很好利用，不仅造成磷石膏资源 的浪费，还造成环境污染问题。

磷石膏是磷酸、磷铵等磷肥生产过程中产生的工业废渣。随着我国高浓度复合肥及饲料 添加剂需求量的增加，每年排出的磷石膏量也非常巨大。开发利用磷石膏代替天然石膏生产 水泥缓凝剂，既可以节约天然石膏资源和降低水泥成本，又可以解决堆存磷石膏造成的生态 环境污染问题。目前，磷石膏直接作为水泥缓凝剂的应用存在很多难题，如粉尘大，组成不 稳定，难于准确计量，易堵塞设备等问题。

2007年中国专利CN1887773A公开了“一种水泥缓凝剂及其生产方法”，该方法在工业 副产的磷石膏中加入适量的半水石膏和水，搅拌混合，凝结硬化得到水泥缓凝剂产品。该工 艺虽然节约了天然石膏，解决了磷石膏直接做水泥缓凝剂粉尘大、计量困难、不便于生产操 作等问题，但是仍然存在不足之处：①该方法以工业副产的二水磷石膏为主要原料，加入的 半水石膏一般采用烘干、高温煅烧等工艺措施制得，这样使生产水泥缓凝剂工艺复杂，能耗 增加，成本升高，烘干过程还带来对环境的二次污染。②工业副产的二水磷酸钙直接加工成 水泥缓凝剂，由于磷石膏中的可溶性酸性物质(如H₃PO₄、HF、P₂O₅等)的存在，其结构松 散，不便于应用和储存运输。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是使制备得到的缓凝剂在造粒工序产出的半成品在很短时间 内凝结硬化，可以直接利用装载机对其进行转运，大幅度节约产品仓储面积。

本发明的技术方案，水泥缓凝剂由下列重量配比的原料制备而成：陈化半水石膏(半水 硫酸钙)80～90份∶碱性激化剂0.5～4份∶水10～20份。

其中，所述二水石膏可由湿法磷酸生产过程中产生的半水石膏进行陈化得到。

本发明的技术方案还可以由下列重量配比的原料制备而成：磷石膏80～90份∶碱性激化 剂0.5～4份∶水10～20份。其制备方法：先将磷石膏陈化，待磷石膏中的半水石膏的40％～80％ (优选的是60-70％)转化为二水石膏后打散，加入碱性激化剂及水，混合造粒，自然养护风 干，即得。本发明所得水泥缓凝剂产品成球率，成球强度均较高。

所述磷石膏优选由湿法磷酸生产过程中产生的半水石膏。

优选的方案是：磷石膏85～90份∶碱性激化剂1.5～2份∶水10～15份。

上述工艺中陈化过程半水石膏的转化率满足的要求为重量百分比40％～80％，优选的是 60-70％转化。因半水石膏具有胶凝特性，转化率过高，不利于造粒工序产品的凝结硬化，降 低成球产品的强度及产品成球率。转化率过低，增加了产品的后期熟化时间。

上述工艺中所述碱性激化剂是指使石膏中酸性物质生成水不溶钙盐的碱性物质。

进一步地，所述碱性激化剂是生石灰、消石灰或电石渣。

上述工艺中，造粒后，产品出造粒机即有一定强度，5分钟后产品抗压强度在3-5MPa， 从1米高的试验平台上自由跌落其破碎率＜10％，可以直接利用装载机对其进行转运，大幅 度节约产品仓储面积。

本发明的有益效果：本发明以湿法磷酸生产过程中产出的半水磷石膏为原料，直接生产 出成球强度和成球率较高水泥缓凝剂，简化了现有水泥缓凝剂的生产工艺流程，增加磷化工 企业经济和环保效益；同时本发明添加的碱性激化剂不仅可以加速造粒出的半成品凝结硬化， 提高生产效率。且，碱性激化剂对磷石膏中的可溶性酸性物质(如H₃PO₄、HF、P₂O₅等)进 行处理，避免了酸性物质会延迟水泥的凝结时间以及对混凝土钢筋德腐蚀作用。

另外，中和反应蒸发产品中多余的水分，采取自然养护风干熟化，不需要增加额外热量 和工序养护即可得到用于水泥生产的缓凝剂。制得的水泥缓凝剂产品性能稳定，调凝效果更 好。

附图说明

图1为一本发明利用工业副产半水磷石膏直接制备水泥缓凝剂工艺流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，但不局限于实施例。

实施例1

以90kg的湿法磷酸生产中副产的半水石膏为原料，进行陈化，待半水石膏转化为二水石 膏，转化率达到50％后，粉碎打散，将打散后的石膏装入储斗，与2.5kg生石灰、18kg水同时 输入到造粒机中，进行混合造粒，造粒后的半成品通过皮带输送到库房，自然养护风干即得 水泥缓凝剂产品。

实施例2

以80kg的湿法磷酸生产中副产的半水石膏为原料，进行陈化，待半水石膏转化为二水石 膏，转化率达到80％后，粉碎打散，将打散后的石膏装入储斗，与2.0kg生石灰，15kg水同时 输入到造粒机中，进行混合造粒，造粒后的半成品通过皮带输送到库房，自然养护风干即得 水泥缓凝剂产品。

实施例3

以85kg的湿法磷酸生产中副产的半水石膏为原料，进行陈化，待半水石膏转化为二水石 膏，转化率达到70％后，粉碎打散，将打散后的石膏装入储斗，与2.3kg生石灰、16kg水同时 输入到造粒机中，进行混合造粒，造粒后的半成品通过皮带输送到库房，自然养护风干即得 水泥缓凝剂产品。

上述实施例1-3造粒后，产品出造粒机即有一定强度，5分钟后产品抗压强度在3-5MPa， 从1米高的试验平台上自由跌落其破碎率＜10％。

对比例1

制备方法同实施例1，唯一不同的是没有添加碱性激化剂。

对比实施例1造粒后，5分钟后产品抗压强度在0.1～0.2MPa，从1米高的试验平台上自 由跌落其破碎率100％。

对比例2

制备方法同实施例3，唯一不同的是没有添加碱性激化剂。

对比实施例2造粒后，5分钟后产品抗压强度在0.1～0.2MPa，从1米高的试验平台上自 由跌落其破碎率100％。

水泥缓凝剂产品指标如下：

表1

将实施例1-3的水泥缓凝剂进行性能检测，产品送贵州省建筑材料材料产品质量监督检 验站进行检验结果如下：

其中，孰料是采用龙里红狮水泥有限公司生产的I型孰料，试验例1采用本发明上述实 施例1-3制备的缓凝剂。对比缓凝剂是与对比实施例1-2制备的缓凝剂。

孰料与缓凝剂的比例为孰料95-97％，缓凝剂3-5％。水泥的性能指标如下：

表2

水泥的凝结时间和强度如下：

表3

从表3可以看出，对比例1和对比例2的调凝时间差距较大，初凝时间为2:05和2:45， 终凝时间3:09和4:13，相差超过1小时，调凝时间很不稳定。

而采用本发明实施例1-3的水泥缓凝剂后，调凝时间稳定，初凝时间在在2:08、2:12、 2:05，终凝时间3:07、3:15、3:03，基本稳定在3小时左右。