一种耐水性原状磷石膏-富镁矿渣胶凝材料

1.本发明涉及一种胶凝材料，更具体地说涉及一种耐水性原状磷石膏-富镁矿渣胶凝材料，属于废物资源化利用技术领域。


背景技术：

2.原状磷石膏是生产磷肥的副产物(磷酸生产过程中利用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣)，其主要成分是二水硫酸钙，含有残余磷酸、各种磷酸盐、硫酸根、氟化物、有机物等对环境有害的杂质和放射性物质等。
[0003][0004]
磷石膏利用的同时还带来很多二次污染，一方面，磷石膏本身含有的有害物质会通过不恰当的处理和使用，在环境积累甚至是食物链中迁移，如果不采取有效措施，将会对生存环境带来新的威胁；另一方面，大型化和工业化的利用磷石膏，在其生产和使用过程中会产生大量的废气、废水和二次固体废弃物，如果处理不当也会造成新的环境污染。因此，磷石膏应在保护中开发利用，在解决大量堆积磷石膏问题的同时防止二次环境污染问题，只有这样才能实现利用磷石膏产业的可持续发展。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供一种耐水性原状磷石膏-富镁矿渣胶凝材料，解决了大量堆积磷石膏问题的同时防止二次环境污染问题，并且解决了原状磷石膏胶凝活性低，在建筑领域对磷石膏的再利用范围有限，磷石膏砂浆耐水性较差的问题。为大量处理磷石膏提供了一条附加值较高的途径，也可部分替代水泥应用在建筑行业。
[0006]
本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007]
本发明的耐水性原状磷石膏-富镁矿渣胶凝材料，其是由以下质量百分比的各组分组成：
[0008]
原状磷石膏
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10-20％
[0009]
耐水增强材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10-20％
[0010]
富镁矿渣
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
70-80％。
[0011]
本发明上述的耐水性原状磷石膏-富镁矿渣胶凝材料，其进一步技术方案是所述的富镁矿渣为金属冶炼过程中排放的一种特殊废渣，细度模数为2.5-2.8，含泥量不超过1.5％，所述的富镁矿渣各组分质量含量比如下表：
[0012][0013]
其中：loi表示烧失量。
[0014]
本发明上述的耐水性原状磷石膏-富镁矿渣胶凝材料，其进一步技术方案还可以是所述的磷石膏各组分质量含量百分比如下表：
[0015][0016]
其中：r2o表示碱金属氧化物，loi表示烧失量。
[0017]
本发明上述的耐水性原状磷石膏-富镁矿渣胶凝材料，其进一步技术方案还可以是所述的耐水增强材料各组分质量含量百分比如下表：
[0018][0019]
其中：r2o表示碱金属氧化物。
[0020]
本发明的有益效果如下：
[0021]
将原状磷石膏作为主要原料制备耐水性原状磷石膏-富镁矿渣胶凝材料，掺入耐水增强材料，经过合适配合比制成试块，耐水增强材料与磷石膏中的各个成分发生水化反应，生成水化硅酸钙，起到胶结作用，形成早期强度。富镁矿渣作为颗粒状晶体，起骨架和填充作用。富镁矿渣的加入降低了成本，提高了耐水性。随着碱性水化产物不断生成，其激发富镁矿渣，使得颗粒表面发生微弱化学反应，颗粒与胶凝材料接触更紧密，硬化体内部结构更密实，从而提高了硬化体的后期抗压强度。
[0022]
本发明中提供的耐水性原状磷石膏-富镁矿渣胶凝材料强度高，耐水性好，资源化利用磷石膏、富镁矿渣等废弃物资源。成本低廉，属于环境友好型材料，有利于减少碳排放。
附图说明
[0023]
图1为磷石膏的x-射线衍射(xrd)图谱；
[0024]
图2为是磷石膏基胶凝材料的扫描电镜图；
具体实施方式
[0025]
实施例中使用的富镁矿渣为金属冶炼过程中排放的一种特殊废渣，细度模数为2.5-2.8，含泥量不超过1.5％，所述的富镁矿渣各组分质量含量比如下表：
[0026]
[0027]
其中：loi表示烧失量。
[0028]
实施例中使用的磷石膏各组分质量含量百分比如下表：
[0029][0030]
其中：r2o表示碱金属氧化物，loi表示烧失量。
[0031]
实施例中使用的耐水增强材料各组分质量含量百分比如下表：
[0032][0033][0034]
其中：r2o表示碱金属氧化物。
[0035]
实施例1
[0036]
以原状磷石膏为主要原料，掺入耐水增强材料制得磷石膏基胶凝材料。称取各原料占总质量百分比为：磷石膏10％，耐水增强材料15％，加入定量的水到水泥净浆搅拌锅中进行搅拌，搅拌结束，浆体制备完成。(20
±
2)℃(湿度大于90％)条件下养护3、7、28、90天，分别测试其抗压强度，测试结果见表1。
[0037]
在此基础上，使用富镁矿渣作为细骨料，称取各原料占总质量百分比为：磷石膏10％，耐水增强材料15％，富镁矿渣75％，加入称取好的水，制得磷石膏基砂浆材料。将制备好的砂浆浆体注入40mm
×
40mm
×
160mm三联模中，置于标准养护条件下养护24h后脱模，相同条件下将试样养护7、28、90天，进行各项性能测试测试结果见表2。
[0038]
实施例2
[0039]
以原状磷石膏为主要原料，掺入耐水增强材料制得磷石膏基胶凝材料。称取各原料占总质量百分比为：磷石膏12.5％，耐水增强材料12.5％，加入定量的水到水泥净浆搅拌锅中进行搅拌，搅拌结束，浆体制备完成。(20
±
2)℃(湿度大于90％)条件下养护3、7、28、90天，分别测试其抗压强度，测试结果见表1。
[0040]
在此基础上，使用富镁矿渣作为细骨料，称取各原料占总质量百分比为：磷石膏12.5％，耐水增强材料12.5％，富镁矿渣75％，加入称取好的水，制得磷石膏基砂浆材料。将制备好的砂浆浆体注入40mm
×
40mm
×
160mm三联模中，置于标准养护条件下养护24h后脱模，相同条件下将试样养护7、28、90天，进行各项性能测试测试结果见表2。
[0041]
实施例3
[0042]
以原状磷石膏为主要原料，掺入耐水增强材料制得磷石膏基胶凝材料。称取各原料占总质量百分比为：磷石膏15％，耐水增强材料10％，加入定量的水到水泥净浆搅拌锅中进行搅拌，搅拌结束，浆体制备完成。(20
±
2)℃(湿度大于90％)条件下养护3、7、28、90天，分别测试其抗压强度，测试结果见表1。
[0043]
在此基础上，使用富镁矿渣作为细骨料，称取各原料占总质量百分比为：磷石膏15％，耐水增强材料10％，富镁矿渣75％，加入称取好的水，制得磷石膏基砂浆材料。将制备好的砂浆浆体注入40mm
×
40mm
×
160mm三联模中，置于标准养护条件下养护24h后脱模，相同条件下将试样养护7、28、90天，进行各项性能测试测试结果见表2。
[0044]
表1：实施例中胶凝材料试样的性能测试结果
[0045][0046]
表2：实施例中胶凝材料试样的性能测试结果
[0047]