[发明专利]一种用于过磷石膏矿渣水泥早强剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种用于过磷石膏矿渣水泥早强剂及其制备方法和应用。本发明提出一种适用于过磷石膏矿渣水泥的早强剂，其由氢氧化钙(Ca(OH)₂)和十八水合硫酸铝(Al₂(SO₄)₃·18H₂O)，并添加一定量改性剂，在水热条件下合成得到。本发明所得的早强剂形貌为杆状或针棒状结构，中值粒径为350‑500nm、长宽比范围范围60‑300，其对过磷石膏矿渣水泥的凝结时间和早期强度具有明显的改善，并且对后期强度发展没有负面影响，为解决胶凝材料凝结时间长、早期强度低的行业共性难题提供合适的解决方案。

技术领域

本发明涉及水泥外加剂技术领域，特别涉及一种用于过磷石膏矿渣水泥早强剂及其制备方法和应用。

背景技术

我国是水泥生产和消费大国，20多年来水泥产量持续增加，已经连续占世界总产量的一半以上。水泥生产主要工艺是“两磨一烧”，每生产1吨水泥耗电量80-0Kw/h，标准煤耗量110kg，排放二氧化碳0.4-0.9吨。水泥工业的二氧化碳排放量占人类总排放量的5-10％，水泥工业是我国碳排放的主要来源之一，因此降低碳排放是水泥工业节能减排的重点。

磷石膏是磷化工湿法生产磷酸的工业副产品，随着磷化工的发展，大量磷石膏随之产生，磷石膏的排放和堆积造成严重环境污染。目前过磷石膏矿渣水泥是高附加值利用磷石膏的有效方式，该胶凝材料主要由质量分数40-50％的磷石膏、矿渣和少量激发剂组成，加入适量水后可以在空气中或水中硬化，能将砂石等材料交接在一起。但由于磷石膏主要成分是CaSO₄.2H₂O，早期不具备胶凝性，而且磷石膏中含有大量磷、氟等杂质，pH一般在1.5-4.5。磷石膏矿渣水泥的早期水化速度慢，凝结时间长，强度低，因此制约了其在工程建设中的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种用于过磷石膏矿渣水泥早强剂的制备方法，以解决现有过磷石膏矿渣水泥早期水化速度慢，凝结时间长，强度低的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于过磷石膏矿渣水泥早强剂的制备方法，包括以下步骤：

1)按(0.6-1)∶(0.1-0.5)的摩尔比称取Ca(OH)₂和Al₂(SO₄)₃·18H₂O，然后，分别置于去无水乙醇-去离子水中，其中，无水乙醇和去离子水的比例为1∶(1-3)，充分搅拌溶解，得到Ca(OH)₂溶液和Al₂(SO₄)₃溶液；

2)将所述Ca(OH)₂溶液和所述Al₂(SO₄)₃溶液混合均匀，加入所述Ca(OH)₂和所述Al₂(SO₄)₃·18H₂O总质量1-2％的改性剂，并添加浓度为0.1M的NaOH溶液调节混合溶液pH为10.8-11.5，在30-50℃温度下磁力搅拌12-48h后，将合成的乳液经过抽滤、洗涤、烘干、研磨，得到用于过磷石膏矿渣水泥早强剂。

可选地，步骤1)中所述Ca(OH)₂溶液的浓度为0.6-1mol/L，所述Al₂(SO₄)₃溶液的浓度为0.1-0.5mol/L。

可选地，步骤2)中所述改性剂为柠檬酸、硼酸、酒石酸中的一种。

可选地，步骤2)中所述用于过磷石膏矿渣水泥早强剂的中值粒径为350-500nm，形貌为杆状，长宽比为60-300。