[发明专利]一种磷石膏硬化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及固废无害化处理技术领域，尤其涉及一种磷石膏硬化剂及其制备方法和应用。本发明提供的磷石膏硬化剂，以重量份数计，包括以下制备原料：磷石膏1580～1780份，改性剂10～30份，活性矿物掺合料100～130份，水泥100～140份，偏高岭土15～40份，煤矸石炉渣10～35份，早强剂5～10份和水50～80份。本发明所述的磷石膏硬化剂能够有效的增强磷石膏的早期强度，减少硬化磷石膏的初凝和终凝时间，提高磷石膏硬化后材料的耐久性、耐磨腐蚀性、抗冲刷性，同时，磷石膏硬化后材料能够满足土壤、地表水和地下水环境质量标准，解决目前因磷石膏性能差造成的磷石膏大量处置利用难的问题。

技术领域

本发明涉及固废无害化处理技术领域，尤其涉及一种磷石膏硬化剂及其制备方法和应用。

背景技术

磷石膏是磷化工湿法磷酸工艺产生的废渣，是化学工业中排量巨大的固体废物之一。目前，大部分磷石膏采用露天堆放和倾入大海两种方式处理，国内的堆存量已超过5亿吨，且每年的排放量大于0.8亿吨，有效利用率小于20％。磷石膏中含有较多的污染物，其随意排放堆积严重破坏了生态环境，不仅污染地下水资源，还造成土地资源的浪费。《2030年前碳达峰行动方案》“循环经济助力降碳行动”中指出，明确“加强大宗固废利用”，以冶炼渣、工业副产石膏、建筑垃圾等大宗固废为重点，在确保安全环保前提下，探索将磷石膏应用于土壤改良、井下充填、路基修筑等。这进一步说明对工业固废磷石膏的无害化处置与资源化利用已经迫在眉睫。

目前，磷石膏的无害化处置与资源化利用方法基本上有以下几种：①堆场设置场地排水及渗滤液收集处理系统，所述方法由于原状磷石膏本身强度较低，在遭遇恶劣天气时易造成磷石膏堆垛崩溃、外泄，流入居民生活区或种植区污染环境，影响人体身体健康；②代替天然石膏用作水泥缓凝剂，但是磷石膏中所含可溶磷、重金属和氟化物等有害成分，容易造成水泥过度缓凝和强度降低；③作为硫资源用于制硫酸并联产水泥，所述方法制硫酸铵和联产水泥投资大、生产成本过高；④作为建筑材料生产其他产品如石膏板材、矿山填充剂、自流平材料、石膏陶瓷装饰材料等，但是制备得到的砌块强度较差，且用作粉刷石膏等因其含杂质呈灰黑色影响外观。因此，磷石膏较差的物理性能与化学性能使其很难实现综合再利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磷石膏硬化剂及其制备方法和应用，所述磷石膏硬化剂能够解决目前因磷石膏性能差造成的磷石膏大量处理利用难的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种磷石膏硬化剂，以重量份数计，包括以下制备原料：磷石膏1580～1780份，改性剂10～30份，活性矿物掺合料100～130份，水泥100～140份，偏高岭土15～40份，煤矸石炉渣10～35份，早强剂5～10份和水50～80份。

优选的，所述磷石膏的含水率≤20wt％，CaSO₄的质量百分含量≥85％，水溶性磷的含量≤0.5wt％，水溶性氟的含量≤0.1wt％；所述磷石膏的pH值的取值范围为：3.0≤pH7。

优选的，以质量百分含量计，所述改性剂包括以下组分：

电石渣25～45％，钢渣30～45％和生石灰10～40％。

优选的，所述活性矿物掺合料过45μm孔径筛的筛余量≤25％；

所述活性矿物掺合料包括矿粉、粉煤灰和硅灰中的一种或几种；

所述矿粉为粒化高炉矿渣粉，等级为S95级以上；

所述粉煤灰为F类粉煤灰或C类粉煤灰，等级为Ⅱ级以上；

所述硅灰中SiO₂的质量百分含量≥93％。

优选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥，等级为42.5级以上。