[发明专利]改性活化磷渣、制备方法及改性活化磷渣水泥和混凝土

说明书

本发明是关于一种改性活化磷渣、制备方法及改性活化磷渣水泥和混凝土，改性活化磷渣包括:活性剂和磷渣；活性剂和磷渣质量比为0.5‑1:10；磷渣中的水分小于磷渣重量2％；活性剂组分的重量比为：电石渣50‑70份，硫酸铝渣：0‑40份，赤泥：0‑40份，高铝粉煤灰：0‑30，石膏：20‑30份，无水硫铝酸钙矿物：0‑30份。本发明改性活化磷渣消除了磷渣中有害成分对水泥和混凝土性能影响，改性活化磷渣使水泥凝结时间缩短，强度提高，同时使混凝土各龄期强度提高，各龄期干缩率小于矿渣粉；本发明对磷渣改性活化时所用活化剂为各种工业废渣，不含化学激发试剂，对水泥和混凝土使用性能和耐久性能等均无不良影响，使高掺量磷渣在水泥和混凝土中应用成为可能，达到变废为宝的目的。

技术领域

本发明涉及一种改性活化磷渣，特别是涉及一种改性活化磷渣、制备方法及改性活化磷渣水泥和混凝土。

背景技术

磷渣是良好的可再利用资源，其化学成分和矿相组成与矿渣相似，具有良好的潜在水硬性，且具有混凝土和易性好、抗渗性强、后期强度增长率大等特点。目前，磷渣在水泥基材料、烧结空心砖、蒸压空心砌块、微晶玻璃、免烧免蒸砖、路面基层材料、岩棉等方面有一定应用。但是，由于磷渣中P₂O₅等有害成分对水泥凝结硬化和早期强度发展有较大影响，因而其在水泥工业和混凝土建筑工程中应用比例并不高，大部分磷渣露天堆放(累计堆放量超过9000万吨)，对生态环境构成严重危害。

为提高磷渣活性、消除磷渣中有害成分影响，近十年来人们进行了大量研究。目前，磷渣活性激发方法分为机械活化、化学活化以及复合活化等三类。其中，机械活化是利用机械粉磨方式提高磷渣反应接触面积和玻璃体断裂键数，改善磷渣粉体颗粒分布，增强磷渣水化反应活性；化学活化主要是通过碱性条件使磷渣玻璃体解体，或加速水化硬化，以提高磷渣反应活性；复合活化是前两种方法复合。这些活性方法技术手段不同，对磷渣改良效果也不同。然而目前活化方法对水泥使用性能、流变性以及干缩、耐蚀等特性关注较少；且化学试剂的使用不但成本高，同时也存在一些不足，如强碱、碱式盐以及氯盐激发剂，易诱发混凝土碱集料反应、钢筋锈蚀等现象；硫酸盐激发剂、氧化钙等激发材料还会给水泥和混凝土体积稳定性带来一定隐患；此外激发材料在磷渣中掺入量过高，也会对磷渣水化特性产生负面影响，如水化热、抗渗性、后期强度增长率等。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种新型改性活化磷渣、制备方法及改性活化磷渣水泥和混凝土，所要解决的技术问题是使其变废为宝，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种改性活化磷渣，其包括:活性剂和磷渣，所述的活性剂和磷渣的质量比为0.5-1:10；其中，所述磷渣中的水分小于磷渣重量的2wt％；所述的活性剂的组分的重量比为：电石渣50-70份，硫酸铝渣：0-40份，赤泥：0-40份，高铝粉煤灰：0-30，石膏：20-30份，无水硫铝酸钙矿物：0-30份。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的改性活化磷渣，其中所述的电石渣中的氧化钙含量大于等于65wt％；所述的硫酸铝渣中的二氧化硅含量为60％-72wt％，三氧化二铝的含量为8wt％-15wt％；所述的赤泥中的氧化钙、三氧化铝和二氧化硅总含量大于60wt％，K₂O或Na₂O的含量为1wt％-3wt％；所述的高铝粉煤灰中的三氧化铝含量大于35wt％。

优选的，前述的改性活化磷渣，其中所述的电石渣为制备乙炔气体得到的工业废渣；所述硫酸铝渣为制备铝矾土得到的工业废渣；所述赤泥为提炼氧化铝得到工业废渣；所述高铝粉煤灰为燃煤电厂排废弃物；所述无水硫铝酸钙矿物为硫铝酸盐水泥熟料,所述硫铝酸盐水泥熟料中的矿物组分含量大于等于55wt％。