專利名稱：：建筑石膏和礦物外加劑及其制備方法第l/7頁建筑石膏和礦物外加劑及其制各方法一、所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
，本發(fā)明涉及利用工業(yè)廢渣制造建筑石膏和混凝土礦物外加劑，屬于建筑材料制造領(lǐng)域。二
背景技術(shù)：
：高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑是在混凝土攪拌過程中加入的，具有一定細(xì)度和活性的用于改善新拌和硬化混凝土性能特別是混凝土工作性能耐久性的某些礦物類的產(chǎn)品。現(xiàn)有的礦物外加劑，俗稱摻合料，有磨細(xì)或風(fēng)選篩分粉煤灰、磨細(xì)礦渣、磨細(xì)天然沸石、磨細(xì)石灰石粉或其它石粉、偏高嶺土、硅藻土、頁巖、鍛燒粘土等?；瘜W(xué)石膏渣是工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的以含CaSo42H20為主要成分的廢渣，按來源不同，分為磷石膏、排煙脫硫石膏、鹽石膏、氟石膏、堿石膏、蘇打石膏等，其中，排放堆積量最大的是磷石膏和排煙脫硫石膏。磷石膏渣是濕法磷酸生產(chǎn)產(chǎn)生的廢渣，每生產(chǎn)1噸磷酸排出磷石膏渣約4噸。磷石膏含CaS04'2H20659fe96呢，此外還含有其它硫酸鹽、磷酸鹽、硅化合物、少量有害化合物氟化物、游離酸等。磷石膏渣在我國利用率僅10%左右。排煙脫硫石膏，是以重油為燃料的玻璃工業(yè)、以煤為燃料的水泥工業(yè)、供熱水供蒸氣鍋爐產(chǎn)生的，然后又脫去硫的煙塵，含CaS04*2112080%~96%，利用率同樣很低。此類廢渣長期堆放，占據(jù)土地資源，還對環(huán)境造成污染。近年來，國內(nèi)開展了利用這類廢渣的研究工作，CN1037324發(fā)明了"作水泥緩凝劑的磷石膏改性方法"，方法為用磷石膏加入一種尺然礦物或工業(yè)廢渣，經(jīng)加熱、保溫，冷卻后即可用作水泥生產(chǎn)的緩凝劑。該緩凝劑可以提高水泥的緩凝效果及抗壓強(qiáng)度等物理性質(zhì)，但是還未用于混凝土拌合中，用作混凝土外加劑。CN200710066231.2發(fā)明了"磷石膏緩凝高效減水劑的制備方法"，以磷石膏工業(yè)廢渣為原料，加入改性劑改性處理，低溫干燥，粉細(xì)，加入表面活性劑復(fù)配，得到磷石膏緩凝高效減水劑。用于水泥混凝土或砂漿拌合過程，可以使減水率提高，高于國標(biāo)要求》12%，終凝時間達(dá)24h以上，仍保持28d抗壓強(qiáng)度比》120呢，可以取代節(jié)約水泥5%。該發(fā)明為磷石膏渣產(chǎn)品應(yīng)用于水泥混凝土及砂漿拌合找到新出路，取得積極效果，但是取代節(jié)約水泥量還不夠高。
發(fā)明內(nèi)容1、發(fā)明的目的是改進(jìn)高強(qiáng)高性能混凝土礦物外加劑的制備方法，用于拌合混凝土，取代節(jié)約水泥效果提高。2、發(fā)明的技術(shù)方案發(fā)明的構(gòu)思是經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成的化學(xué)石膏類工業(yè)廢渣，以CaS04，2H20為主成分，但含有游離酸等有害物質(zhì)，需要改性處理才能利用，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成的CaS04。H20粒度極細(xì)，分散性好，不需磨細(xì)即可利用。具體方案是(1)建筑石膏和礦物外加劑，由工業(yè)廢渣化學(xué)石膏和改性劑組成，其配方是①建筑石膏和礦物外加劑組分的重量％為折干磷石膏廢渣或氟石膏廢渣95~97，改性劑3~5，二者之為和100，磷石膏渣中CaS042H20含量的重量％為65~96，此外還含有游離酸、其它硫酸鹽、磷酸鹽及硅酸鹽，氟石膏渣中CaS04'2H20含量的重量呢為88.495.2，此外還含有游離酸、其它硫酸鹽、氟化物、硅酸鹽，改性劑為NaOH、Na20、Na2C03、NaHC03、CaO、Ca(OH)2、Al(OH)3中的一種或含有上述堿性物的工業(yè)廢渣，如電石渣、赤泥、堿渣中的一種；或②建筑石膏和礦物外加劑組分的重量％為排煙脫硫石膏渣97~99，粉煤灰1~3，二者之和為100，排煙脫硫石膏渣中CaS042H20含量的重量％為80~96，此外還含有其它硫酸鹽CaO、CaC03等；(2)建筑石膏和礦物外加劑的制備方法，包括配方混合，改性處理，配摻合料，復(fù)配幾個步驟，具體做法是①配方混合將折干磷石膏渣或氟石膏渣與改性劑，或排煙脫硫石膏渣與粉煤灰按組分配好，混合料的PH值為7~14，放入混合機(jī)，混合處理O.l-lh;②改性處理將混合處理好的配方料放入烘干機(jī)中，在溫度<300匸條件下，烘干處理0.1~lh，得到粉末狀脫水石膏，化學(xué)成分為CaS040.15~0.6H2O和CaS04，冷卻后，粉細(xì)至粒度〈2.5mm，可得建筑石膏產(chǎn)品，可做建筑制品，如板、砌塊，石膏砂漿等，③配摻合料將熱狀脫水石膏與冷狀廢石膏渣混合，混合料比例的重量％比為熱狀脫水石膏>50，折干冷狀廢石膏渣<50，二者相加之和為100，廢石膏渣可以從磷石膏渣、氟石膏渣等化學(xué)石膏廢渣中任選一種，在混合機(jī)中混合處理0.1~0.5h，即得到混凝土礦物外加劑石膏慘合料產(chǎn)品；@復(fù)配摻合料系列產(chǎn)品將石膏摻合料與工業(yè)廢渣粉或礦石粉按比例混合，比例的重量％比為石膏摻合料廢渣粉或礦石粉=51~70:30~49，二者之和為100，廢渣粉，礦石粉可以粉煤灰、高爐礦渣粉、鋼渣粉、石灰石粉、焙燒頁巖粉、硅藻土粉中任選一種，粒度為<0.5mm，混合處理0.1~0.5h，即可得到混凝土礦物外加劑復(fù)合摻合料產(chǎn)品；石膏摻合料及復(fù)合摻合料可供不同用途使用，可以替代混凝土配合比中的水泥用量，節(jié)約水泥5~15%。本發(fā)明的礦物外加劑拌合於混凝土中，微細(xì)粉摻入能改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，不僅起填充作用，還參與了水泥的水化反應(yīng)。半水石膏轉(zhuǎn)化為二水石膏生成新的晶體，并且二水石膏還進(jìn)一步與水泥熟料礦物中的礦相鋁酸鈣發(fā)生反應(yīng)，生成水化硫鋁酸鈣結(jié)晶，此類柱狀或針狀的細(xì)小晶體會使水泥混凝土的密實性增強(qiáng)，強(qiáng)度提高，表現(xiàn)出活性，同時水泥水化漿體的孔結(jié)構(gòu)細(xì)化又改善了混凝土拌合物的和易性，它的分散潤滑作用還可減少混凝土用量。水泥水化反應(yīng)過程及水泥漿體硬體硬化過程有了這些礦物細(xì)粉摻合料的參與，對混凝土早期及后期強(qiáng)度的形成及抗?jié)B性能的提高產(chǎn)生了明顯的積極效果。3、發(fā)明的積極效果(1)本發(fā)明為磷石膏渣、氟石膏渣、排煙脫硫石膏渣等化學(xué)石膏類工業(yè)廢渣及粉煤灰、鋼渣粉等工業(yè)廢渣的利用找到了新途徑，將廢物資源化利用，有利于環(huán)境保護(hù)。(2)所發(fā)明的制備方法簡單易行，易于工業(yè)化生產(chǎn)，特別是將廢渣粉直接復(fù)配為摻合料有利于節(jié)約能源。(3)分階段可得建筑石膏及混凝土礦物外加劑這二種產(chǎn)品，滿足不同建筑物，不同條件對材料的要求。(4)拌合混凝土可以節(jié)約替代水泥5%~15%。四、實施例實例1、取堆場所存磷石膏廢渣4kg，渣中CaS042H20含量的重量％為96，取lg樣品預(yù)先在干燥箱中于溫度為45士5。C干燥1小時，冷卻，測出附著水，然后按折干水份磷石膏渣:CaO的重量％比-95:5，二者之和為100配方，在混合機(jī)中混合處理0.1h后，放入烘干機(jī)，在溫度為20(TC改性處理lh，得CaS04'(0.15-0.6)H20和CaS04混合物脫水石膏，取lkg脫水石膏冷卻后，粉細(xì)至粒度<2.5mm，可做建筑石膏用；將其余熱狀脫水石膏與折干水分冷狀廢磷石膏渣按重量％比為60:40比例，二者之和為IOO，充分利用余熱混合，即制得混凝土礦物外加劑石膏滲合料1號產(chǎn)品；實例2、取堆場所存氟石膏廢渣4kg，渣中CaS042H20含量的重量％為90，在干燥箱中于溫度為45土5匸干燥1小時，冷卻，測出附著水份，然后按折干水份氟石膏渣Ca(OH)2的重量呢比=95:5，二者之和為100，配方，在混合機(jī)中混合處理lh后，放入烘干機(jī)，在溫度為220°C改性處理lh，得CaSO4(0.15~0.6)H2O和CaS04混合物脫水石膏，取lkg烘熱的脫水石膏冷卻后，粉細(xì)至粒度<2.5mm，可做建筑石膏用,將其余的熱狀脫水石膏與折干水分冷狀廢氟石膏渣按重量％比為70:30，比例混合，二者之和為100，即制得混凝土礦物外加劑2號產(chǎn)品。實例3、取排煙脫硫石膏渣4kg，渣中CaS042H20含量的重量％為90，預(yù)先稱lg樣品在干燥箱中于溫度為45土5'C干燥1小時后冷卻，測出附著水份，然后按折干水份排煙脫硫石膏粉煤灰的重量％比=97:3，二者之和為100配方，在混合機(jī)中混合處理O.lh后，放入烘干機(jī)，在溫度為220°C改性處理lh，得CaSO4(0.150.6)H2O+CaSO4混合物脫水石膏，取lkg脫水石膏冷卻后，粉細(xì)至粒度<2.5mm，可做建筑石膏用；將其余的熱狀脫水石膏與冷狀折干水分排煙脫硫石膏渣按重量％為70:30比例，二者之和為100混合，即制得混凝土礦物外加劑3號產(chǎn)品。實例4、取混凝土礦物外加劑1號產(chǎn)品與粉煤灰按重量％比60:40,二者之和為100的比例混合0.5h，即復(fù)配成混凝土礦物外加劑復(fù)合摻合料產(chǎn)品l。實例5、取高強(qiáng)高性能混凝土礦物外加劑1號產(chǎn)品與磨細(xì)為粒度0.4mm的鋼渣粉按重量％比=70:30，二者之和為100的比例混合，即配成高強(qiáng)高性能混凝土礦物外加劑復(fù)合摻合料產(chǎn)品2。表l建筑石膏強(qiáng)度表<table>編號水膠比W/G抗折強(qiáng)度MPa烘干后抗壓強(qiáng)度MPa烘干后3d抗壓強(qiáng)度MPa烘千后浸水中l(wèi)d軟化系數(shù)試塊干容重g/cm強(qiáng)度外加劑摻量％例10.54.517.813.00.731.320.3注采用水泥膠砂強(qiáng)度檢測試模成型，進(jìn)行所發(fā)明建筑石膏強(qiáng)度檢測，加入增強(qiáng)外加劑S，摻量0.3%。表2摻石膏摻合料混凝土性能表Complextableseetheoriginaldocumentpagex注按GB8076—1997《混凝土外加劑》國標(biāo)進(jìn)行試驗，水泥采用昆明石林牌P0525表3摻石膏摻合料泵送混凝土性能試承9<table>complextableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注依照建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC473-201《混凝土泵送劑》進(jìn)行試驗,水泥采用昆明石林牌P0525。表4摻石膏摻合料混凝土抗?jié)B試驗<table>complextableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注抗?jié)B試驗參照DL/T5150-2001電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土試驗規(guī)程》進(jìn)行，水泥采用云南石林牌P0525水泥.權(quán)利要求1、建筑石膏和礦物外加劑，由工業(yè)廢渣化學(xué)石膏和改性劑組成，其特征是1.1、建筑石膏和礦物外加劑組分的重量％為折干磷石膏廢渣或氟石膏廢渣95～97改性劑3～5二者之和為100，磷石膏渣中CaSO4·2H2O含量的重量％為65～96，此外還含有游離酸，其它硫酸鹽、磷酸鹽及硅酸鹽，氟石膏渣中CaSO4·2H2O含量的重量％為88.4～95.2，此外還含有游離酸、氟化物、其它硫酸鹽，硅酸鹽，改性劑為NaOH、Na2O、Na2CO3、NaHCO3、CaO、Ca(OH)2、AI(OH)3中的一種或含有上述堿性物的工業(yè)廢渣，如電石渣、赤泥、堿渣中的一種；或1.2、建筑石膏和礦物外加劑組分的重量％為排煙脫硫石膏渣97～99粉煤灰1～3二者之和為100，排煙脫硫石膏渣中CaSO4·2H2O含量的重量％為80～96，此外還含有其它硫酸鹽，CaO、CaCO3等，2、權(quán)利要求1所述的建筑石膏和礦物外加劑的制備方法，包括配方混合，改性處理，配摻合料、復(fù)配幾步，其特征是:2.1、配方混合將折干磷石膏渣或氟石膏渣與改性劑，或排煙脫硫石膏渣與粉煤灰按組分配方配好，混合料的PH值為7~14，放入混合機(jī)，混合處理0.10.5h;2.2、改性處理將混合處理好的配方料放入烘干機(jī)中，在溫度<300℃條件下，烘干處理0.1~lh，得到脫水石膏，化學(xué)成分為CaS040.15~0.6H2O和CaS04，冷卻后粉細(xì)至粒度為<2.5mm，可得建筑石膏產(chǎn)品，可做建筑制品，如板、砌塊，石膏砂漿等；2.3、配摻合料將改性后的熱狀脫水石膏與冷狀廢石膏渣混合，進(jìn)行熱交換，混合料比例的重量％比為熱狀脫水石膏〉50，折干冷狀廢石膏渣<50，二者相加之和為100，廢石膏渣可以從磷石膏渣，氟石膏渣等化學(xué)石膏渣中任選一種，在混合機(jī)中混合處理0.10.5h，即得到混凝土礦物外加劑俗稱摻合料產(chǎn)品；2.4、復(fù)配將石膏滲合料與其他工業(yè)廢渣粉或礦石粉按比例混合，比例的重量％比為石膏滲合料廢渣粉或礦石粉=51~70:30~49，二者之和為100，廢渣或礦石粉可以從粉煤灰、高爐礦渣粉、鋼渣粉、石灰石粉、焙燒頁巖粉、硅藻土粉中任選一種，粒度〈0.5mm，混合處理0.1~0.5h，即得到混凝土礦物外加劑即稱復(fù)合摻合料產(chǎn)品；石膏滲合料及復(fù)合滲合料產(chǎn)品可供需要不同及施工環(huán)境不同的混凝土使用，可以替代混凝土配合比中的水泥用量，節(jié)約水泥5~15%。全文摘要建筑石膏和礦物外加劑及其制備方法。建筑石膏和礦物外加劑由工業(yè)廢渣化學(xué)石膏和改性劑組成，其重量％比為化學(xué)石膏渣95～97，改性劑3～5，二者之和為100。其制備方法為配方混合、低溫改性處理、配摻合料、配復(fù)合摻合料幾個步驟。根據(jù)需要不同，可以得到建筑石膏、混凝土石膏摻合料、混凝土石膏復(fù)合摻合料產(chǎn)品。為化學(xué)石膏類工業(yè)廢渣，如磷石膏渣、氟石膏渣、排煙脫硫石膏渣及其它工業(yè)廢渣粉如粉煤灰、鋼渣粉找到新的利用途徑。文檔編號C04B11/26GK101172798SQ20071006633公開日2008年5月7日申請日期2007年10月30日優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日發(fā)明者楊麗炫申請人:中國水利水電第十四工程局