本發(fā)明涉及一種早強型磷石膏基膠凝材料的制備方法，屬于膠凝材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膠凝材料，又稱膠結(jié)料，在物理、化學(xué)作用下，能從漿體變成堅固的石狀體，并能膠結(jié)其他物料，制成有一定機械強度的復(fù)合固體的物質(zhì)。膠凝材料的發(fā)展有著悠久的歷史，人們使用最早的膠凝材料——粘土來抹砌簡易的建筑物。接著出現(xiàn)的水泥等建筑材料都與膠凝材料有著很大的關(guān)系。而且膠凝材料具有一些優(yōu)異的性能，在日常生活中應(yīng)用較為廣泛，隨著膠凝材料科學(xué)的發(fā)展，膠凝材料及其制品工業(yè)必將產(chǎn)生新的飛躍。
工業(yè)副產(chǎn)磷石膏主要成分是二水硫酸鈣，是作為膠凝材料的一個重要選擇。但由于磷石膏中含有大量有害雜質(zhì)，特別是含有P2O5等雜質(zhì)，對膠凝材料的強度及凝結(jié)時間均有很大影響，因此不能直接利用。目前在工業(yè)上用磷石膏制備膠凝材料的應(yīng)用通常采用預(yù)處理及煅燒方式。預(yù)處理主要有水洗法和中和法。水洗處理雖可以去除大部分有害雜質(zhì)，由于處理成本高，限制了使用；中和法是利用生石灰對其中和改性，去除磷石膏中的游離酸，以提高膠凝材料的強度。煅燒法即通過高溫加熱脫除磷石膏中的結(jié)晶水以獲得主要成分為無水石膏或半水石膏的膠凝材料，其缺點是能耗高，也限制了其廣泛利用。免煅燒處理的優(yōu)點是處理成本低，但由于二水硫酸鈣本身沒有強度，通常需要與其他膠凝材料比如粉煤灰、高爐礦渣粉、水泥混配成具有一定強度的膠凝材料。此類膠凝材料具有強度低及初、終凝結(jié)時間長等缺點，導(dǎo)致其應(yīng)用途徑受限，限制了磷石膏的利用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有磷石膏與粉煤灰等物質(zhì)進行復(fù)配得到的膠凝材料強度低，初、終凝結(jié)時間長的問題，本發(fā)明提供了一種以磷石膏為原料，經(jīng)干燥粉碎過篩后，與氨水混合研磨，再用硫酸溶液等酸處理，靜置除雜，隨后經(jīng)球磨、過濾、干燥、煅燒制得預(yù)處理磷石膏，最后將其與高爐礦渣，硅酸鹽水泥，聚合鋁等物質(zhì)進行混合，制得早強型磷石膏基膠凝材料的方法。本發(fā)明通過改善磷石膏品質(zhì)，再添加聚合鋁，氯化鈣等添加劑，加速石膏對礦渣的侵蝕過程，促進礦渣與石膏協(xié)同水化，降低漿料孔隙率，提高漿料致密度，同時提高界面粘結(jié)能力。本發(fā)明制備的早強型磷石膏基膠凝材料強度高，初、終凝時間短，具有廣泛的應(yīng)用前景。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
（1）取磷石膏置于鼓風(fēng)干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再將其轉(zhuǎn)入粉碎機中粉碎，過100目篩，得磷石膏粉末，稱取600～800g磷石膏粉末加入3～4L質(zhì)量分數(shù)為5%氨水中，并以300～400r/min攪拌30～40min，隨后轉(zhuǎn)入膠體磨中，再以300～400r/min研磨10～15min，得粗處理磷石膏漿；
（2）將上述粗處理磷石膏漿與450～500mL質(zhì)量分數(shù)為10%硫酸溶液，90～120mL質(zhì)量分數(shù)為5%鹽酸混合，并以500～600r/min攪拌15～20min，隨后轉(zhuǎn)入浮選機中，依次加入0.6～0.7mL甲基異丁基甲醇，3～4mL質(zhì)量分數(shù)為1%硬脂酸鈉溶液，再以300～400r/min攪拌8～10min，靜置15～20min后，去除上浮物，得除雜處理磷石膏漿；
（3）將上述除雜處理磷石膏漿靜置沉淀3～4h后，傾倒去除1～2L上清液，隨后轉(zhuǎn)入高能球磨機中，并以180～300r/min球磨2～3h，得球磨漿料，將球磨漿料抽濾，收集濾餅，并將濾餅置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重后，轉(zhuǎn)入煅燒爐中，在500～600℃下煅燒1～2h，得預(yù)處理磷石膏；
（4）按重量份數(shù)計，稱取20～30份上述預(yù)處理磷石膏，60～70份120目高爐礦渣，5～10份普通硅酸鹽水泥，1～2份聚合鋁，0.5～0.6份氯化鈣，0.1～0.3份硫酸鈉，0.1～0.3份氟化鈉，裝入混料機中混合均勻，得早強型磷石膏基膠凝材料。
本發(fā)明的應(yīng)用方法：按重量份數(shù)計，稱取40～50份本發(fā)明制備的早強型磷石膏基膠凝材料，25～30份鋸屑，10～15份質(zhì)量分數(shù)為15％氯化鎂溶液，20～25份自來水，依次加入至攪拌機中攪拌10～15min，得到石膏基混凝土，最后將其澆灌成房屋內(nèi)部隔墻型材即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的早強型磷石膏基膠凝材料1天抗壓強度達到25.5～27.6MPa，3天抗壓強度達到43.5～48.7MPa，28天抗壓強度為63.5～70.8MPa，初凝時間為55～90min，終凝時間為180～240min。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備的早強型磷石膏基膠凝材料初、終凝時間短；
（2）本發(fā)明制備的早強型磷石膏基膠凝材料強度高，28天抗壓強度為63.5～70.8MPa；
（3）本發(fā)明處理工藝簡單，所需原材料易獲取，成本低廉。
具體實施方式
首先取磷石膏置于鼓風(fēng)干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再將其轉(zhuǎn)入粉碎機中粉碎，過100目篩，得磷石膏粉末，稱取600～800g磷石膏粉末加入3～4L質(zhì)量分數(shù)為5%氨水中，并以300～400r/min攪拌30～40min，隨后轉(zhuǎn)入膠體磨中，再以300～400r/min研磨10～15min，得粗處理磷石膏漿；將上述粗處理磷石膏漿與450～500mL質(zhì)量分數(shù)為10%硫酸溶液，90～120mL質(zhì)量分數(shù)為5%鹽酸混合，并以500～600r/min攪拌15～20min，隨后轉(zhuǎn)入浮選機中，依次加入0.6～0.7mL甲基異丁基甲醇，3～4mL質(zhì)量分數(shù)為1%硬脂酸鈉溶液，再以300～400r/min攪拌8～10min，靜置15～20min后，去除上浮物，得除雜處理磷石膏漿；接著將上述除雜處理磷石膏漿靜置沉淀3～4h后，傾倒去除1～2L上清液，隨后轉(zhuǎn)入高能球磨機中，并以180～300r/min球磨2～3h，得球磨漿料，將球磨漿料抽濾，收集濾餅，并將濾餅置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重后，轉(zhuǎn)入煅燒爐中，在500～600℃下煅燒1～2h，得預(yù)處理磷石膏；最后按重量份數(shù)計，稱取20～30份上述預(yù)處理磷石膏，60～70份120目高爐礦渣，5～10份普通硅酸鹽水泥，1～2份聚合鋁，0.5～0.6份氯化鈣，0.1～0.3份硫酸鈉，0.1～0.3份氟化鈉，裝入混料機中混合均勻，得早強型磷石膏基膠凝材料。
實例1
首先取磷石膏置于鼓風(fēng)干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，再將其轉(zhuǎn)入粉碎機中粉碎，過100目篩，得磷石膏粉末，稱取800g磷石膏粉末加入4L質(zhì)量分數(shù)為5%氨水中，并以400r/min攪拌40min，隨后轉(zhuǎn)入膠體磨中，再以400r/min研磨15min，得粗處理磷石膏漿；將上述粗處理磷石膏漿與500mL質(zhì)量分數(shù)為10%硫酸溶液，120mL質(zhì)量分數(shù)為5%鹽酸混合，并以600r/min攪拌20min，隨后轉(zhuǎn)入浮選機中，依次加入0.7mL甲基異丁基甲醇，4mL質(zhì)量分數(shù)為1%硬脂酸鈉溶液，再以400r/min攪拌10min，靜置20min后，去除上浮物，得除雜處理磷石膏漿；接著將上述除雜處理磷石膏漿靜置沉淀4h后，傾倒去除2L上清液，隨后轉(zhuǎn)入高能球磨機中，并以300r/min球磨3h，得球磨漿料，將球磨漿料抽濾，收集濾餅，并將濾餅置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重后，轉(zhuǎn)入煅燒爐中，在600℃下煅燒2h，得預(yù)處理磷石膏；最后按重量份數(shù)計，稱取30份上述預(yù)處理磷石膏，70份120目高爐礦渣，10份普通硅酸鹽水泥，2份聚合鋁，0.6份氯化鈣，0.3份硫酸鈉，0.3份氟化鈉，裝入混料機中混合均勻，得早強型磷石膏基膠凝材料。
按重量份數(shù)計，稱取50份本發(fā)明制備的早強型磷石膏基膠凝材料，30份鋸屑，15份質(zhì)量分數(shù)為15％氯化鎂溶液，25份自來水，依次加入至攪拌機中攪拌15min，得到石膏基混凝土，最后將其澆灌成房屋內(nèi)部隔墻型材即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的早強型磷石膏基膠凝材料1天抗壓強度達到27.6MPa，3天抗壓強度達到48.7MPa，28天抗壓強度為70.8MPa，初凝時間為90min，終凝時間為240min。
實例2
首先取磷石膏置于鼓風(fēng)干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，再將其轉(zhuǎn)入粉碎機中粉碎，過100目篩，得磷石膏粉末，稱取600g磷石膏粉末加入3L質(zhì)量分數(shù)為5%氨水中，并以300r/min攪拌30min，隨后轉(zhuǎn)入膠體磨中，再以300r/min研磨10min，得粗處理磷石膏漿；將上述粗處理磷石膏漿與450mL質(zhì)量分數(shù)為10%硫酸溶液，90mL質(zhì)量分數(shù)為5%鹽酸混合，并以500r/min攪拌15min，隨后轉(zhuǎn)入浮選機中，依次加入0.6mL甲基異丁基甲醇，3mL質(zhì)量分數(shù)為1%硬脂酸鈉溶液，再以300r/min攪拌8min，靜置15min后，去除上浮物，得除雜處理磷石膏漿；接著將上述除雜處理磷石膏漿靜置沉淀3h后，傾倒去除1L上清液，隨后轉(zhuǎn)入高能球磨機中，并以180r/min球磨3h，得球磨漿料，將球磨漿料抽濾，收集濾餅，并將濾餅置于干燥箱中，在107℃下干燥至恒重后，轉(zhuǎn)入煅燒爐中，在550℃下煅燒2h，得預(yù)處理磷石膏；最后按重量份數(shù)計，稱取25份上述預(yù)處理磷石膏，65份120目高爐礦渣，7份普通硅酸鹽水泥，1份聚合鋁，0.5份氯化鈣，0.1份硫酸鈉，0.1份氟化鈉，裝入混料機中混合均勻，得早強型磷石膏基膠凝材料。
按重量份數(shù)計，稱取40份本發(fā)明制備的早強型磷石膏基膠凝材料，25份鋸屑，10份質(zhì)量分數(shù)為15％氯化鎂溶液，20份自來水，依次加入至攪拌機中攪拌10min，得到石膏基混凝土，最后將其澆灌成房屋內(nèi)部隔墻型材即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的早強型磷石膏基膠凝材料1天抗壓強度達到25.5MPa，3天抗壓強度達到43.5MPa，28天抗壓強度為63.5MPa，初凝時間為55min，終凝時間為180min。
實例3
首先取磷石膏置于鼓風(fēng)干燥箱中，在107℃下干燥至恒重，再將其轉(zhuǎn)入粉碎機中粉碎，過100目篩，得磷石膏粉末，稱取700g磷石膏粉末加入4L質(zhì)量分數(shù)為5%氨水中，并以350r/min攪拌35min，隨后轉(zhuǎn)入膠體磨中，再以350r/min研磨12min，得粗處理磷石膏漿；將上述粗處理磷石膏漿與470mL質(zhì)量分數(shù)為10%硫酸溶液，100mL質(zhì)量分數(shù)為5%鹽酸混合，并以550r/min攪拌17min，隨后轉(zhuǎn)入浮選機中，依次加入0.7mL甲基異丁基甲醇，3mL質(zhì)量分數(shù)為1%硬脂酸鈉溶液，再以350r/min攪拌9min，靜置17min后，去除上浮物，得除雜處理磷石膏漿；接著將上述除雜處理磷石膏漿靜置沉淀3h后，傾倒去除1L上清液，隨后轉(zhuǎn)入高能球磨機中，并以200r/min球磨3h，得球磨漿料，將球磨漿料抽濾，收集濾餅，并將濾餅置于干燥箱中，在107℃下干燥至恒重后，轉(zhuǎn)入煅燒爐中，在550℃下煅燒1h，得預(yù)處理磷石膏；最后按重量份數(shù)計，稱取25份上述預(yù)處理磷石膏，65份120目高爐礦渣，7份普通硅酸鹽水泥，1份聚合鋁，0.5份氯化鈣，0.2份硫酸鈉，0.2份氟化鈉，裝入混料機中混合均勻，得早強型磷石膏基膠凝材料。
按重量份數(shù)計，稱取45份本發(fā)明制備的早強型磷石膏基膠凝材料，27份鋸屑，12份質(zhì)量分數(shù)為15％氯化鎂溶液，22份自來水，依次加入至攪拌機中攪拌12min，得到石膏基混凝土，最后將其澆灌成房屋內(nèi)部隔墻型材即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的早強型磷石膏基膠凝材料1天抗壓強度達到26.3MPa，3天抗壓強度達到45.6MPa，28天抗壓強度為65.8MPa，初凝時間為80min，終凝時間為200min。