[发明专利]一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥及其制备方法

说明书

本发明提供了一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥及其制备方法，涉及建筑水泥材料技术领域。制备得到的以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥，按重量份数计，包括以下组分：磷石膏水泥熟料40‑90份、二水石膏10‑50份、调控矿物0‑40份；其中，磷石膏水泥熟料的主要矿物含量为：无水硫铝酸钙50％‑80％、硅酸二钙10％‑40％、铁铝酸钙3％‑15％、磷铝酸钙1‑10％和氟铝酸钙1‑10％；调控矿物包括石灰石和石灰中的一种或两种按任意比例混合。本发明中使用磷石膏大量替代天然石膏，通过限定原料主要矿物含量、后掺石膏及调控矿物，调节水化产物AFt、AFm和AH₃的比例及凝结时间，以满足不同品种的硫铝酸盐水泥的制备需求，从而解决磷石膏利用率低的问题。

技术领域

本发明属于建筑水泥材料技术领域，具体涉及一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥及其制备方法。

背景技术

硫铝酸盐水泥是一种低碳、节能的绿色水泥，在烧成温度和二氧化碳排放方面较硅酸盐水泥明显降低，并且具有低碱度、早高强、微膨胀、和耐侵蚀等优点。硫铝酸盐水泥中主要矿物成分为硫铝酸钙、硅酸二钙、铁相、石膏及矿物掺合料。硫铝酸盐水泥的生产过程中重要原料之一是石膏，在烧制过程中，石膏能为硫铝酸盐熟料提供所需的Ca元素与S元素。

磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其主要组分为二水石膏。每生产1吨磷酸就要有4.8～5.0吨磷石膏排出。目前，我国磷石膏的堆存量已超过7亿吨，每年新增约8000万吨。磷石膏问题已成为湿法磷酸生产的一大痛点。大量磷石膏的堆存不仅占用土地，而且还会造成水及地下的污染，并且对环境产生污染，甚至影响人类健康。因此，对磷石膏固体废弃物进行综合利用，可减少磷石膏对环境的破坏，顺应循环经济的大趋势和国家政策方针，实现经济效益与社会效益并存。

目前，磷石膏在建筑材料中的综合利用，主要作为水泥的缓凝剂，但其掺量很少。随着国家对节能环保的日益重视，如何对于大量磷石膏进行废物利用也迫在眉睫。若能使用磷石膏代替天然石膏作为制备硫铝酸盐水泥的原料，则可大大提高磷石膏利用率。因此，开发一种基于磷石膏制备硫铝酸盐水泥的方法，不仅可实现工业废弃物资源化利用，还会为企业带来巨大的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥，使用磷石膏大量替代天然石膏，限定原料主要矿物含量并且通过后掺石膏及调控矿物，调节水化产物AFt、AFm和AH₃的比例及凝结时间，以满足不同品种的硫铝酸盐水泥的制备需求，从而解决磷石膏利用率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种以磷石膏为主要原料的硫铝酸盐水泥，包括以下组分：磷石膏水泥熟料40-90份、二水石膏10-50份、调控矿物0-40份；

所述磷石膏水泥熟料的主要矿物含量为：无水硫铝酸钙50％-80％、硅酸二钙10％-40％、铁铝酸钙3％-15％、磷铝酸钙1-10％和氟铝酸钙1-10％；

制备得到的硫铝酸盐水泥初凝时间20-60分钟，终凝时间30-180分钟。

在一优选的实施方式中，所述调控矿物包括石灰石和石灰中的一种或两种。

在一优选的实施方式中，所述磷石膏水泥熟料按重量份数计，包括以下组分：磷石膏15-40份、石灰石35-50份和铝矾土25-45份。

在一优选的实施方式中，所述磷石膏的主要矿物含量为：三氧化硫＞38％石灰石的主要矿物含量为：氧化钙＞50％、二氧化硅＜5％；

所述铝矾土的主要矿物含量为：三氧化二铝＞60％、二氧化硅＜20％。

在一优选的实施方式中，所述磷石膏水泥熟料的制备方法包括以下步骤：

S1按重量份数称取磷石膏、石灰石和铝矾土，粉磨、混匀，制备得到磷石膏水泥生料；