[0001] 本发明属于磷石膏综合利用领域，具体地说是一种磷石膏基水泥胶凝材料及其促凝剂。

[0002] 工业副产磷石膏主要成分是二水硫酸钙，是替代天然石膏作为胶凝材料的一个重要选择。但由于磷石膏中含有大量有害杂质，特别是含有P2O5和F等杂质，对胶凝材料的强度及凝结时间均有很大影响，因此不能直接利用。目前在工业上用磷石膏制备胶凝材料的应用通常采用预处理及煅烧方式。预处理主要有水洗法和中和法。水洗处理虽可以去除大部分有害杂质，由于处理成本高，限制了使用；中和法是利用生石灰对其中和改性，去除磷石膏中的游离酸，以提高胶凝材料的强度。煅烧法即通过高温加热脱除磷石膏中的结晶水以获得主要成分为无水石膏或半水石膏的胶凝材料，其缺点是能耗高，也限制了其广泛利用。免煅烧处理的优点是处理成本低，但由于二水硫酸钙本身没有强度，通常需要与其他胶凝材料比如粉煤灰、高炉矿渣粉、水泥混配成具有一定强度的胶凝材料。此类胶凝材料具有强度低及初、终凝结时间长等缺点，导致其应用途径受限，限制了磷石膏的利用。而安徽六国化工股份有限公司利用低品位宜昌磷矿生产磷酸二铵所排放的磷石膏中，不仅含有更高的铁、铝、镁、钾、钠等杂质，且其夹带更高的P2O5和游离硫酸，以此磷石膏为原料制成的石膏砖、板、材的强度都有严重的损伤，该磷石膏更是整个工业石膏综合利用领域的老大难问题。

[0003] 针对上述问题，申请人曾在中国专利ZL201110419057.1“磷石膏基复合胶凝材料及其促凝剂”中提出用干基磷石膏、高炉矿渣粉、硅酸盐水泥、石灰石粉和生石灰构成的复合胶凝材料，以高铝水泥或偏铝酸钠作为促凝剂，可以取代水泥作为井下充填、抹面砂浆、路牙砌块等应用领域使用，生产成本较水泥低，可以大量消耗磷石膏，有利于减轻磷肥企业的磷石膏堆放压力。其缺点是作为促凝剂的高铝水泥或偏铝酸钠价格较高，按目前的市场价，高铝水泥2000元/吨，偏铝酸钠7500元/吨，使得复合胶凝材料应用成本上升，如能选择成本更加低廉的促凝剂，势必会增加这种磷石膏基胶凝材料的市场竞争力，使其得到更广泛的应用，加快其替代水泥的步伐。

[0004] 本发明的目的是提供一种低成本的磷石膏基水泥胶凝材料，可以部分地替代水泥进行现场施工，从而提高磷石膏的利用转化率；本发明的另一个目的是提供一种低成本的用于以磷石膏为主要基料的水泥胶凝材料的促凝剂，以提高磷石膏的利用率。

[0005] 本发明是在中国专利ZL201110419057.1“磷石膏基复合胶凝材料及其促凝剂”基础上作出的改进。具体技术方案如下：

[0006] 所述磷石膏基水泥胶凝材料由干基磷石膏、高炉矿渣粉、硅酸盐水泥、石灰石粉和生石灰构成的复合胶凝材料及促凝剂按比例混合、经粉磨而得到的混合物；复合胶凝材料中，干基磷石膏、高炉矿渣粉、硅酸盐水泥、石灰石粉和生石灰的重量比为30～50：35～45:4～8:6～16:2～10；促凝剂为矾铁废渣，矾铁废渣的加入量为上述复合胶凝材料重量的2～8％。

[0007] 所述干基磷石膏由湿法磷酸副产的磷石膏经中和改性、陈化、干燥至游离水含量不高于1％而得到。

[0008] 矾铁废渣作为促凝剂在上述磷石膏基水泥胶凝材料中的应用，所述复合胶凝材料由磷石膏、高炉矿渣粉、硅酸盐水泥、石灰石粉和生石灰按重量比30～50：35～45:4～8:6～16:2～10构成，作为促凝剂矾铁废渣的加入量为上述复合胶凝材料重量的2％～
8％。

[0009] 本发明所得胶凝材料经检测，初凝时间为130min～180min，终凝时间为240min～420min；按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(150法)》进行胶凝材料的强度测定，28天的抗折强度达到6～7Mpa，抗压强度达到33～36Mpa，防水性能优良，上述性能指标均达到通用硅酸盐水泥标准(GB175-2007)中32.5矿渣硅酸盐水泥的指标要求。因此本发明所制作的石膏基水泥胶凝材料可取代普通水泥作为井下充填、抹面砂浆、路牙砌块等应用领域使用。而本发明所用促凝剂矾铁废渣成本较低，每吨仅100元，明显低于高铝水泥或偏铝酸钠的市场价格，因此，所得胶凝材料综合生产成本要较水泥低25％以上，较ZL201110419057.1的磷石膏基复合胶凝材料综合成本低10％以上，具有明显的成本优势，势必会增加这种磷石膏基水泥胶凝材料的市场竞争力，从而加快推进其替代水泥的步伐，使得磷石膏能够得到大量地利用，以缓减磷肥企业的磷石膏堆放压力。

[0010] 下面通过实施例对本发明做进一步说明。以下所有用量均为重量百分比用量。

[0011] 本发明所用磷石膏为安徽六国化工股份有限公司利用低品位宜昌磷矿生产磷酸二铵所排放的磷石膏，主要成份如下：

[0012] CaO:29.22％,SO3:44.10％,P2O5:1.02％,F:1.28％,SiO2:2.51％,Al2O3:0.81％,Fe2O3:1.05％,MgO:1.37％,Na2O:0.36％

[0013] 本发明促凝剂矾铁废渣为采用铝热还原法生产矾铁生产过程中产生的大量矾铁废渣，也称刚玉渣，主要成分如下：

[0014] AL2O3：78～83％，CaO：10～17％，MgO：1.0～2.5％，FeO：0.2～0.8％，SiO2：0.6～0.8％，VOx：1.3～4.0％，其它：0～2％

[0015] 本发明的各实施例均按下述工艺流程进行：将初破后的磷石膏，用磷石膏重量的3～6％氧化钙进行中和改性、陈化，在烘干窑中脱去大部分游离水，控制游离水的含量不大于1％。按下表实施例中各组份比例取按上述烘干后的干基磷石膏、高炉矿渣粉、硅酸盐
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水泥、石灰石粉、生石灰、矾铁废渣，经充分混合、磨细至比表面积在500m/kg，得到磷石膏基水泥胶凝材料。按标准GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(150法)》进行磷石膏基水泥胶凝材料的强度测定，按GB/T1346-2001测定其初终凝时间，各实施例抗压强度及初终凝时间见下表。

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