本發(fā)明屬于工業(yè)固廢處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用磷石膏制備改性磷石膏膠凝材料的方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)固廢是指在工業(yè)生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的固體廢物，主要包括：尾礦、煤矸石、粉煤灰、冶煉渣、磷渣等。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，快速的城鎮(zhèn)化過程，以及工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，工業(yè)固體廢物也呈現(xiàn)了迅速增加的趨勢。“十一五”期間，大宗工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量快速攀升，總產(chǎn)生量118億噸，堆存量凈增82億噸，總堆存量將達(dá)到190億噸。“十二五”期間，預(yù)計總產(chǎn)生量將達(dá)150億噸，堆存量將凈增80億噸，總堆存量將達(dá)到270億噸，大宗工業(yè)固體廢物堆存將新增占用土地40萬畝。工業(yè)固體廢物的污染具有隱蔽性、滯后性和持續(xù)性，給環(huán)境和人類健康帶來巨大危害。對工業(yè)固體廢物的妥善處置已成為我國在快速經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可回避的重要環(huán)境問題之一。
磷石膏是在磷酸生產(chǎn)中用硫酸處理磷礦時產(chǎn)生的固體廢渣，其主要成分是硫酸鈣，是一種重要的再生石膏資源。近年來國內(nèi)高濃度磷復(fù)肥總產(chǎn)量的增加，促進(jìn)了二水法磷酸的發(fā)展，相應(yīng)地其副產(chǎn)物磷石膏的年排放總量也以較快的速度增長。但由于磷石膏中含有五氧化二磷、氟、游離酸等有害物質(zhì)，如果任意排放也會造成環(huán)境污染。目前我國磷石膏累計堆存量已超2.5億t，在湖北，僅宜昌市猇亭區(qū)就有磷石膏資源 5000 萬噸，且在以每年200 萬噸增長。堆存仍是我國磷石膏的主要處置方式，堆場不僅占地多、投資大、堆渣費(fèi)用高，而且磷石膏長期堆積還會引起地表水及地下水的污染。因此，亟需對這些副產(chǎn)品綜合利用，變廢為寶。
目前，我國對磷尾渣和磷石膏的綜合利用率不高，對磷石膏的綜合利用率僅20％，高附加值產(chǎn)品不多。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的提供一種采用磷石膏制備改性磷石膏膠凝材料的方法，能夠?qū)α资噙M(jìn)行資源化綜合利。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種采用磷石膏制備改性磷石膏膠凝材料的方法，具體步驟為：
1）對磷石膏加水進(jìn)行洗滌，洗滌時的漿體質(zhì)量濃度在60-70%；然后靜置，再加入PAM除去懸浮物，最后沉淀脫水；
2）將步驟1）得到的物料在170-200℃進(jìn)行烘干，并粉碎球磨，然后與磷尾渣及工業(yè)爐渣按照干基質(zhì)量比為85：3-5：8-12進(jìn)行混合，得到改性磷石膏；
3）將改性磷石膏與添加劑分別依照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行混合，得到改性磷石膏膠凝材料。
進(jìn)一步地，步驟1）中所述洗滌之前的磷石膏符合GB/T23456-2009的標(biāo)準(zhǔn)，pH在1.9-5.3之間，F(xiàn)-含量＜0.5%。
進(jìn)一步地，步驟1）中水洗后的得到廢水回收循環(huán)處理?？梢曰厥昭h(huán)使用。
進(jìn)一步地，步驟2）中磷尾渣及工業(yè)爐渣均為粉狀，且粉碎后得到的磷石膏粉、磷尾渣粉及工業(yè)爐渣粉在0.45微米的篩余比＜12%。
進(jìn)一步地，步驟2）中的改性磷石膏的比表面積為450m2/kg～520m2/kg。
進(jìn)一步地，所述步驟2）中的磷尾渣的鉻、砷、鎘、汞、鉛有害物質(zhì)及元素不能超標(biāo)，pH在5-9之間，且P2O5的含量小于7wt%；其中和反應(yīng)后其水溶性P2O5和水溶性F、不溶性P2O5和水溶性F的排放符合GB8978-1996要求。
進(jìn)一步地，所述步驟2）中的工業(yè)爐渣的限制物指標(biāo)為：鉻、砷、鎘、汞、鉛有害物質(zhì)及元素不能超標(biāo)，其燒失量＜8wt%，SiO2硅含量＞35wt%，Al2O3＜10wt%。
進(jìn)一步地，所述步驟3）中的添加劑為粘稠劑和/或著色劑。其中粘稠劑添加量少，干粉砂漿或膩子粉，參考比例為0.2-0.3公斤/噸；乳膠粉參考比例為1-2公斤/噸。著色劑一般為粉劑。添加時應(yīng)該選擇綠色環(huán)保、無毒無害、無污染性的原料。
本發(fā)明還涉及所述的方法制備得到的改性磷石膏膠凝材料。
本發(fā)明還涉及所述的方法制備的改性磷石膏膠凝材料在預(yù)拌砂漿中的應(yīng)用。
本發(fā)明具有以下有益效果：
1）通過粉碎球磨工藝和活性激發(fā)措施，即水洗、陳化、加溫脫水、混合改性、混合添加劑，磨制得到圓珠狀的粉粒結(jié)構(gòu)，具有良好的黏度或流動性；具體手段為發(fā)揮磷尾渣中潛在火山灰活性物質(zhì)，提高尾渣在產(chǎn)品中的活性效應(yīng)；
2）摻入適量的磷酸渣可延長熟石膏的凝結(jié)時間，摻入適量的工業(yè)爐渣主要是改善改性磷石膏的具有良好的流動性，同時還可進(jìn)行有效的增強(qiáng)。
3）在配制改性磷石膏膠凝材料時加入添加劑，其目的是為了改善磷石膏膠材黏度和顏色。
4）利用得到的改性磷石膏膠凝材料、再配合磷尾渣為礦物摻合料、機(jī)制砂為骨料制備預(yù)拌砂漿，具有很好的絕熱吸音性能和較好的防火性能吸濕性能；顏色灰白，可用于室內(nèi)粉刷施工，特別適合于制作各種潔白光滑細(xì)致的花飾裝飾，如加入顏料可使制品具有各種色彩。
本發(fā)明以普遍存在的磷尾渣和磷石膏為研究對象，通過分析固廢自身的性質(zhì)，利用合理的預(yù)處置技術(shù)，摻加其它工業(yè)固廢作調(diào)整材料，開發(fā)高附加值的產(chǎn)品，實現(xiàn)其高端資源化利用。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實施例表述的范圍。
磷石膏原料的質(zhì)量要求如下：
A）物理指標(biāo)：濕度10-30%，顆粒直徑一般為5~50μm，顏色呈灰白色或呈黃色和灰黃色；
B）化學(xué)成分：PH=1.9-5.3，F(xiàn)-<0.5%，磷石膏中二水石膏為85%～95%，并且含有少量磷、氟、有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)，符合GB/T23456-2009國家標(biāo)準(zhǔn)。
實施例1：
1） 取1噸磷石膏，加入500kg水進(jìn)行洗滌，然后靜置2-3小時，再加入PAM除去懸浮物，最后沉淀脫水。
得到的水20%流至中和池中，加石灰乳中和后排出，80%流入循環(huán)池中循環(huán)使用。
2）將步驟1）脫水得到的物料在170-200℃進(jìn)行烘干，并粉碎球磨，然后與磷尾渣及工業(yè)爐渣按照干基質(zhì)量比為85：5：10進(jìn)行混合，得到改性磷石膏；
3）將改性磷石膏與磷尾渣、粘稠劑和著色劑按質(zhì)量比95：0.3：4.7進(jìn)行混合，得到改性磷石膏膠凝材料。
實施例2：85：3-5：8-12
1） 取1噸磷石膏，加入500kg水進(jìn)行洗滌，然后靜置，再加入PAM除去懸浮物，最后沉淀脫水；
2）將步驟1）脫水得到的物料在170-200℃進(jìn)行烘干，并粉碎球磨，然后與磷尾渣粉及工業(yè)爐渣粉按照干基質(zhì)量比為85：3:12進(jìn)行混合，得到改性磷石膏；
3）將改性磷石膏與磷尾渣粉、粘稠劑按質(zhì)量比95:0.3進(jìn)行混合，得到改性磷石膏膠凝材料。
實施例3：
1）對磷石膏按照質(zhì)量比加入水進(jìn)行洗滌，洗滌時控制漿體濃度在60%-70%，然后靜置2-3h，再加入PAM除去懸浮物，最后沉淀脫水；
2）將步驟1）脫水得到的物料在200℃進(jìn)行烘干，并粉碎球磨，然后與磷尾渣粉及工業(yè)爐渣粉按照干基質(zhì)量比為85：4:11進(jìn)行混合，得到改性磷石膏；
3）將改性磷石膏與磷尾渣粉、添加劑按質(zhì)量比90:10:0.3進(jìn)行混合，得到改性磷石膏膠凝材料。
實施例4：
1）對磷石膏按照質(zhì)量比加入水進(jìn)行洗滌，然后靜置，再加入PAM除去懸浮物，最后沉淀脫水；
2）將步驟1）脫水得到的物料在180℃進(jìn)行烘干，并粉碎球磨，然后與磷尾渣粉及工業(yè)爐渣粉按照干基質(zhì)量比為85：10：5進(jìn)行混合，得到改性磷石膏；
3）將改性磷石膏與磷尾渣粉、粘稠劑和著色劑按質(zhì)量比95:2:3進(jìn)行混合，得到改性磷石膏膠凝材料。
實施例5：
1）對磷石膏按照質(zhì)量比加入其1/2的水進(jìn)行洗滌，然后靜置，再加入PAM除去懸浮物，最后沉淀脫水；
2）將步驟1）脫水得到的物料在180℃進(jìn)行烘干，并粉碎球磨，然后與磷尾渣粉及工業(yè)爐渣粉按照干基質(zhì)量比為85：3：12進(jìn)行混合，得到改性磷石膏；
3）將改性磷石膏與添加劑（粘稠劑、著色劑）按質(zhì)量比95： 0.3：4-5:進(jìn)行混合，得到改性磷石膏膠凝材料。
進(jìn)一步地，步驟2）中磷尾渣及工業(yè)爐渣均為粉狀，且粉碎后得到的磷石膏粉、磷尾渣粉及工業(yè)爐渣粉在0.45微米的篩余比為8-13%。
進(jìn)一步地，步驟2）中的改性磷石膏的比表面積為455m2/kg-520m2/kg。
進(jìn)一步地，所述步驟2）及步驟3）中的磷尾渣、工業(yè)爐渣均需要進(jìn)行相關(guān)處理，其中磷尾渣的質(zhì)量指標(biāo)為：磷酸渣的鉻、砷、鎘、汞、鉛等有害物質(zhì)及元素不能超標(biāo)，9＜pH＞ 5 ，且P2O5的含量小于7wt%。其中和反應(yīng)后其水溶性P2O5和水溶性F、不溶性P2O5和水溶性F的排放應(yīng)符合GB8978-1996要求。
進(jìn)一步地，所述步驟2）中的（工業(yè)爐渣的主要限制物指標(biāo)：鉻、砷、鎘、汞、鉛等有害物質(zhì)及元素不能超標(biāo)，其燒失量＜8wt%，SiO2硅含量＞35wt%，Al2O3＜10wt%。
進(jìn)一步地，所述步驟3）中的添加劑為粘稠劑和/或著色劑；粘稠劑，添加量少，干粉砂漿、膩子粉的參考比例約0.2-0.3公斤/噸；乳膠粉、的參考比例約1-2公斤/噸。著色劑一般為粉劑。添加劑采用無色、無味、無害的中性物質(zhì)，符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的高分子羧酸物質(zhì)；著色均勻。
采用所述的方法制備的改性磷石膏膠凝材料。 進(jìn)行居住的室內(nèi)，工廠房屋室內(nèi)的墻體粉刷，也可做透水彩色混凝土的膠材 ，其膠材強(qiáng)度均可達(dá)到32.5標(biāo)號水泥的強(qiáng)度。
制備的改性磷石膏膠凝材料在預(yù)拌砂漿中的應(yīng)用。不僅具有良好的透氣性同時具有良好的黏度和強(qiáng)度，能夠適應(yīng)多種顏色的需求。