[发明专利]一种磷石膏基地聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷石膏基地聚合物及其制备方法，属于材料领域。

背景技术

磷石膏是磷化工生产中最主要的工业固体废弃物，其主要成分为二水石膏（CaSO₄·2H₂O），含量一般高达90%以上，通常也含有一定量的P₂O₅（0.3%-1.5%）、F（0.1%～1.5%）以及Ra-226等危害人体健康和生物生长的有害杂质。目前，磷石膏深度开发利用的技术尚不成熟，除去约10%综合利用外，绝大部分企业采取建库堆放，此举不仅投资大、维护费用高，而且还占用大量宝贵的土地资源。磷石膏库既是重大危险源，可能引发溃坝的危险；又是严重的污染源，对地下水、土壤等造成严重的污染。国家环保总局已宣布磷石膏为“危险废弃物”。如何有效治理采空区和处置磷石膏废弃物，已成为磷矿山企业迫切需要解决的问题。

利用低品位磷矿生产磷酸所排放的磷石膏中，含有较高的铁、铝、镁、钾、钠等杂质，且夹带有较高含量的P₂O₅和游离硫酸，以此磷石膏为原料充填磷矿采空区既要满足充填强度也要保证其对地下水无毒，因此该磷石膏基地聚合物是利用磷石膏充填采空区的核心问题与关键技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种磷石膏基地聚合物的制备方法，本发明一方面可以解决磷石膏大量堆放和再利用难题，另一方面利用该地聚合物充填磷矿采空区，从而实现废物利用的双重功效。

本发明所提供的一种磷石膏基地聚合物的制备方法，包括如下步骤：

磷石膏、粉煤灰、325矿渣水泥、生石灰和外加剂在水中进行搅拌混合得到浆体，所述浆体经凝结即得所述磷石膏基地聚合物。

上述的制备方法中，所述磷石膏、所述粉煤灰、所述325矿渣水泥、所述生石灰与所述外加剂的质量比可为60～75：10～15：10～15：3.0～4.98：0.01～0.02，如65：15.0：15.0：4.98：0.02。

上述的制备方法中，所述水的添加量可为所述磷石膏、所述粉煤灰、所述325矿渣水泥、所述生石灰与所述外加剂的总量的150%～280%。

上述的制备方法中，所述粉煤灰可为低钙磨细粉煤灰，其粒径可为30～80μm。

上述的制备方法中，所述凝结的初凝时间可为90min～180min，终凝时间可为240min～360min；按照水工混凝土试验规程（SL352-2006）第四章混凝土检测方法对磷石膏基地聚合物进行制模、养护、抗压强度、动弹性模量、软化系数、膨胀系数、流动性等进行测定；其中，28天的抗压强度达到2.0～2.75Mpa，软化系数大于0.85，充填料浆流动性良好，上述性能指标均达到土工试验方法标准（GB/T50123-1999）的32项试验项目测试标准，能够进行采空区充填试验；通过磷石膏基地聚合物对水质影响分析测定，结果表明，磷石膏原样、地聚合物浸出液中的P、Zn、Cr、Fe等主要元素及各项毒理指标均满足危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别（GB5085.3-2007）的要求，因此该磷石膏基地聚合物浸出液对地下水不会造成污染。

上述的制备方法中，所述外加剂可为萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基磺酸盐减水剂或聚羧酸减水剂；

所述萘系减水剂可为萘磺酸盐甲醛缩合物，所述脂肪族减水剂可为磺化丙酮甲醛缩合物，所述氨基磺酸盐减水剂可由单环芳烃衍生物苯酚类化合物、对氨基苯磺酸和甲醛在一定温热含水条件下缩合得到；所述聚羧酸减水剂为主链为甲基丙烯酸，侧链为羧酸基团和MPEG(Methoxy polyethylene glycol)的聚酯型结构。

本发明提供的制备方法是基于以下机理实现的：