一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法。

背景技术

磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的固体废渣，每产生1t磷酸约需消耗2t硫酸，同时产生4～5t磷石膏。目前磷石膏年排放量约为7000万t，综合利用率在40％左右。磷石膏资源化利用的重要途径是制备磷建筑石膏，用于制作建筑砌块、石膏板等建筑材料。

磷石膏制备磷建筑石膏的核心工艺是煅烧，采用高温是二水硫酸钙转变为半水硫酸。由于含有磷、氟等有害物质，以及粒径分布不良，磷建筑石膏普遍存在强度较低，凝结时间快的特性，制约着磷建筑石膏的广泛应用。现有工艺在制备磷建筑石膏时一般采用水洗法，石灰中和法，浮选，闪烧等预处理工艺针对磷石膏中的磷、氟等有害物质进行处理，来提高磷建筑石膏性能。但针对磷石膏的粒径分布不良这一问题，目前并没有相应的改良工艺。

目前磷建筑石膏性能普遍只能勉强达到国家标准中一级的性能要求，与天然建筑石膏、脱硫建筑石膏等还存在着性能差距。因此，为进一步提升磷建筑石膏性能，就必须对磷建筑石膏的粒径分布进行调整和优化。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法。本发明所述方法能够降低磷建筑石膏的强度，有效降低磷建筑石膏的用水量，延长凝结时间。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法，包括如下步骤：

S1：对磷建筑石膏原料进行粒径分布测试，去除10μm以下颗粒，合并200μm粒径以上颗粒，然后获得粒径分布曲线f

S2：将f

S3：将磷建筑石膏原料按照粒径D

S4：原料1～原料m中若原料满足f(D)＝F(D)-f

S5：将步骤S4中处理或未处理的原料1～原料m进行混合，然后采用风选去除小于10μm的颗粒粉料。

根据紧密堆积理论，满足粒径分布满足标准分布曲线F(D)，可以减小磷建筑石膏粉体堆积状态下的内部孔隙率，使得其堆积密度达到最大。根据水膜理论，磷建筑石膏的拌和用水一部分用于填充粉体堆积状态下的内部空隙里，剩余水在石膏颗粒表面形成水膜，水膜厚度越大，磷建筑石膏的流动度越好，粒径分布设计后的磷建筑石膏内部孔隙率减小，使得更多的拌合用水可以在石膏颗粒表面形成水膜，提高磷建筑石膏净浆的流动度，所以能有效减低磷建筑石膏的标准稠度用水量，同时使得磷建筑石膏硬化后内部孔隙大幅度减小，从而提高磷建筑石膏的力学性能。同时结合风选去除小于10μm的小颗粒粉料，可以大幅度降低磷建筑石膏的比表面积，降低磷建筑石膏水化使得水化活性，从而延长磷建筑石膏的凝结时间。

作为本发明的优选实施方式，当200≥D≥10时，标准分布曲线为F(D)＝8.4-8*0.99^D；当D＞200或D＜10时，F(D)＝0。

作为本发明的优选实施方式，所述S4中，球磨处理的料球比1:2，球磨时间为0.6*(D

本发明还要求保护所述基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法改进制备的高强度磷建筑石膏。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：首先，本发明通过粒径分布设计，在不引新的外加剂等材料的条件下，可以大幅度改善磷建筑石膏的力学强度，降低标准稠度用水量，延长石膏的凝结时间，而且针对不同的磷建筑石膏的适用性强；其次，针对同一原料来源的磷磷建筑石膏，本发明仅需进行一次粒径设计，后续生产过程中，磷建筑石膏仅需要进行筛分-球磨-混合-风选四个步骤，生产工艺简单，能耗低，成本小，无废水废气产生。

附图说明

图1为磷建筑石膏原料粒径分布曲线与标准曲线的对比图。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例

一种基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法，包括如下步骤：

S1：对磷建筑石膏原料进行粒径分布测试，去除10μm以下颗粒，合并200μm粒径以上颗粒，然后获得粒径分布曲线f

S2：将f

S3：将磷建筑石膏原料按照粒径D

S4：将原料2球磨7.2min、原料4球磨58.2min，球磨处理的料球比1:2，其他原料无需进行处理。

S5：将球磨后的原料2和原料4，以及未球磨的原料1、原料3和原料5进行混合，然后采用风选去除小于10μm的颗粒粉料，得到改性后的磷建筑石膏。

对磷建筑石膏改性前和改性后的力学性能进行测试，结果如表1。

表1为磷建筑石膏改性前和改性后的力学性能结果

根据表1可知，经过本发明所述基于粒径分布设计的磷建筑石膏改性方法得到的改性后磷建筑石膏的标稠用水量少于磷建筑石膏原料，并且经过改性后抗折强度和抗压强度明显增强，另外抗凝时间也明显延长。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。