采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊及其生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種磷石膏基高強輕質砌塊及其生產工藝，其原料組分按重量百分數計為：α高強石膏的干基：50～70%；水泥：3～10%；粉煤灰：10～20%；玻化微珠：10～20%；引氣劑：0.1～0.4%。將原料混勻，按照水料比：0.4～0.6的比例混合，攪拌制漿，成型即制得一種磷石膏基高強輕質砌塊，本發明的優點是：本發明所制得的磷石膏基高強輕質砌塊經過檢測，實現實心砌塊的表觀密度不高于1000kg/m3，強度等級達到MU10以上，軟化系數不低于0.6，固體廢棄物利用率達70%以上。
【專利說明】采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊及其生產工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于建筑材料【技術領域】，具體的是涉及一種采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊及其生產工藝。
【背景技術】
[0002]磷石膏是濕法磷酸生產過程中排出的以二水硫酸鈣為主要成分的固體廢棄物。通常情況下，生產I噸P2O5就要排放4.5?5.5噸磷石膏。近年來，隨著磷化工業的不斷發展，我國磷石膏的排放量日益增加，2009年我國磷石膏產生量約5000萬噸，累計堆存量已超過2億噸，占用了大量的土地資源。目前，國內磷石膏主要是采用高溫熱處理脫水生成β半水石膏，由于β半水石膏需水量大，強度低，所以只能用于生產水泥緩凝劑、建筑石膏粉、石膏板、石膏磚等低附加值的產品；而α半水石膏需水量小，強度高，就脫水方式而言，制備α半水石膏方法可以分為蒸壓法、水熱法以及前兩種方法的聯合。目前我國主要采用蒸壓法，由于蒸壓法的溶解再結晶條件不夠完善，所生產出α半水石膏的干燥抗壓強度為25?50MPa，且要求原料為結晶品位度較高的天然纖維石膏或雪花石膏。常壓水熱法反應條件溫和，對設備要求不高，又節能降耗，還可以對晶形進行有效控制，可制備出強度高且穩定的α半水石膏，所以采用常壓水熱法，利用磷石膏生產綜合性能優越的磷石膏基高強輕質砌塊等高附加值的產品是磷石膏資源化利用的重要途徑和研究方向，具有廣闊的商業前景和社會意義。
[0003]石膏砌塊是以建筑石膏粉為主要原料，有時添加少量水泥、礦渣等，將上所述膠凝組分稱量后加水攪拌、澆筑成型后經干燥制得。目前，我國已制定的相應產品標準為JC/Τ698—2010《石膏砌塊》。石膏砌塊的容重較輕，空心砌塊容重一般在800kg/m3以下，但強度不高；實心砌塊容重一般在1000?1100kg/m3。石膏砌塊因為容重較輕，故石膏砌塊具有優良的防火性能、良好的保溫隔聲性能、呼吸功能、質輕等特性，但是存在強度低，耐水性差，遇水易軟化，抗滲 透性差等問題。
[0004]我國利用石膏生產石膏砌塊方面的專利文獻主要有:1)中國專利CN 102432262A公布了一種輕質高強復合基砌塊及其生產方法，其工藝為:建筑石膏粉10?80份、娃酸鹽水泥10?30份、粉煤灰10?40份、硼砂0.1?1.5份，按重量份計配備原料，每一立方米的容器使用500?1100公斤原料，加水攪拌成漿體，澆筑成型，固化脫模，在50°C?95°C溫度下養護10?12小時。該方法生產的實心石膏砌塊容重在1100kg/m3左右，強度最大達lOMPa，而本發明所制得的磷石膏基高強輕質砌塊經過檢測，實現實心砌塊的表觀密度不高于1000kg/m3，強度等級達到MUlO以上，軟化系數不低于0.6。2)中國專利CN 102964105A公布了一種檸檬酸石膏空心砌塊及其制備方法，其中主要成分是采用檸檬酸石膏和脫硫石膏經過高溫煅燒使其完全脫水得到的β半水石膏為主要原料。高溫煅燒對設備要求高，而且會消耗大量的能源；制得的β半水石膏需水量較大，強度低，影響最終石膏砌塊的性能，無法達到高強而又輕質的效果。因此，采用常壓水熱法將磷石膏制備成α型高強石膏粉，用來配制磷石膏基高強輕質砌塊的生產工藝具有節能環保的特點，大量利用磷石膏，提x高其附加值，生產出的磷石膏基高強輕質砌塊經過檢測，實現實心砌塊的表觀密度不高于1000kg/m3，強度等級達到MUlO以上，軟化系數不低于0.6，固體廢棄物利用率達70%以上。至今國內尚未見用磷石膏制備高強輕質砌塊的專利。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是針對上述現有工藝而提供一種采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊及其生產工藝，該工藝利廢高、成本低，所得產品性能好，實現了節能環保。
[0006]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是:采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊，其原料組分按重量百分數計為:
[0007]α聞強石骨的干基:50-70% ；
[0008]水泥:3-10% ; [0009]粉煤灰:10-20%;
[0010]玻化微珠:10-20%;
[0011]引氣劑:0.I -0.4% ;
[0012]所述的α高強石膏是指改性磷石膏經過常壓水熱法反應之后利用熱水洗滌，固液分離得到的α型半水石膏漿體，其含水率控制在使得最終水料比達到0.4-0.6。
[0013]按上述方案，所述的水泥為42.5硅酸鹽水泥；所述的粉煤灰為電廠I級粉煤灰。
[0014]按上述方案，所述的玻化微珠堆積密度為138kg.π-3，筒壓強度為0.28MPa，導熱系數為 0.062W.π-1.-1，Ih 吸水率為 51.3%。
[0015]按上述方案，所述的引氣劑為烷基類或者烷基芳烴磺酸類引氣劑。
[0016]采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊的生產工藝，包括有以下步驟:按照α高強石膏的干基:50-70% ;水泥:3-10% ;粉煤灰:10-20% ;玻化微珠:10-20% ;引氣劑:0.1-0.4%取α高強石膏、水泥、粉煤灰、玻化微珠和引氣劑，所述的α高強石膏是指改性磷石膏經過常壓水熱法反應之后利用熱水洗滌，固液分離得到的α型半水石膏漿體，其含水率控制在使得最終水料比達到0.4-0.6;將α高強石膏快速打入攪拌罐，與此同時將其它原料混勻，輸送至攪拌罐，攪拌制漿；將所得的攪拌均勻的料漿注入模型，成型脫模，即制得磷石膏基高強輕質砌塊。
[0017]按上述方案,所述的攪拌制衆過程控制攪拌時間為30-50s。
[0018]按上述方案，所述的脫模過程是在成型后18-25min。
[0019]上述α高強石膏的具體制備方法是:將原料改性磷石膏、水、媒晶劑A和媒晶劑B投入反應釜中，攪拌混勻制成料漿，加熱升溫到80-100°C，然后保溫4-24h，進行常壓水熱反應，使二水石膏脫水轉變成α高強石膏；然后經熱水洗滌，固液分離后，得到α高強石膏漿體，漿體含水率控制在使得最終水料比達到0.4-0.6的范圍內，所述的原料按重量百分數計為改性磷石膏:35-60% ；7jC:28-50% ;媒晶劑A:7-15% ;媒晶劑B:0.01-
0.5%，所述的改性磷石膏是濕法磷酸工藝排放出來的副產品，經過石灰乳溶液改性之后洗滌、浮選至可溶磷含量不大于0.6%、可溶氟含量不大于0.4%和有機物含量不大于0.3%，脫水得到，所述的媒晶劑A為氯化鈣，所述的媒晶劑B為檸檬酸鈉。
[0020]本發明的相對于現有技術的主要優點是:本發明所制得的磷石膏基高強輕質砌塊經過檢測，實現實心砌塊的表觀密度不高于1000kg/m3，強度等級達到MUlO以上，軟化系數不低于0.6，固體廢棄物利用率達70%以上。與現有石膏砌塊相比，本發明生產的磷石膏基砌塊不僅強度高，而且容重小；軟化系數較高，耐水性能較好；另外該工藝大量利用了工業副產品磷石膏，在常壓水熱反應這樣溫和的條件下，通過晶型調控技術制備α高強石膏粉，作為磷石膏基高強輕質砌塊基料。晶型為短柱狀，所以大大降低了需水量，強度大大提高；摻入硅酸鹽水泥不僅增大強度，而且能顯著提高砌塊軟化系數；石膏制品輕質多空、吸水率高，且最終水化產物二水石膏溶解度較大，結構中的結晶接觸點熱力學穩定性差，在水的作用下很容易發生破壞，使制品強度和硬度大大降低，為改善石膏制品的耐水性，添加了礦物外加劑粉煤灰；玻化微珠是一種質輕、保溫隔熱性能好、耐老化的無機非金屬顆粒材料，表面玻化，封閉光滑，具有良好的憎水性，在砌塊中摻入玻化微珠，以降低材料的表觀密度，增加其保溫性能，效果顯著。該生產工藝不僅制備了一種強度高、表觀密度小的石膏砌塊，而且還大大利用了工業廢棄物磷石膏，解決了磷化工產業的一個大難題。
【具體實施方式】
[0021]為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。
[0022]實施例1:
[0023]用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊及其生產工藝，其各組份配比如下:
[0024]I)由磷石膏制得α高強石膏:
[0025]改性磷石膏:60% ；7jC:29.8% ;氯化鈣:10% ;檸檬酸鈉:0.2% ；
[0026]按照以上配比將原料投入反應釜中，攪拌混勻制成料漿，加熱升溫到95°C，然后保溫5h，進行常壓水熱反應，使二水石膏脫水轉變成α高強石膏；然后經90°C熱水洗滌，固液分離后，得到α高強石膏漿體 ；
[0027]2)用α高強石膏漿體制得磷石膏基高強輕質砌塊:
[0028]按α高強石膏的干基為51.9%取上述步驟I所得α高強石膏漿體；其余組分含量為水泥:8% ;粉煤灰:20% ;玻化微珠:20% ;引氣劑:0.1% ；
[0029]其中，改性磷石膏是濕法磷酸工藝排放出來的副產品，經過石灰乳溶液改性之后洗滌、浮選至可溶磷含量為0.01%、可溶氟含量為0.01%和有機物含量為0.01%，脫水得到的磷石膏。粉煤灰為電廠I級粉煤灰，粒徑大小控制在0.08?0.12_之間，引氣劑采用十二烷基硫酸鈉。按照以上配比，將α高強石膏快速打入攪拌罐，與此同時將其它原料混勻，輸送至攪拌罐，攪拌制漿；將攪拌均勻的料漿注入模型，成型脫模，制得一種磷石膏基高強輕質砌塊。經過檢測，該材料的性能指標:表觀密度938kg/m3，強度達到10.2Mp，軟化系數
0.67，固體廢棄物利用率達73%。
[0030]實施例2:
[0031]用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊及其生產工藝，其各組份配比如下:
[0032]I)由磷石膏制得α高強石膏:
[0033]改性磷石膏:50% ；7jC:39.5% ;氯化鈣:10% ;檸檬酸鈉:0.5% ；
[0034]按照以上配比將原料投入反應釜中，攪拌混勻制成料漿，加熱升溫到98°C，然后保溫4h，進行常壓水熱反應，使二水石膏脫水轉變成α高強石膏；然后經95°C熱水洗滌，固液分離后，得到α高強石膏漿體；
[0035]2)用α高強石膏漿體制得磷石膏基高強輕質砌塊:
[0036]按α高強石膏的干基為59.8%取上述步驟I所得α高強石膏漿體；其余組分含量為水泥:5% ;粉煤灰:20% ;玻化微珠:15% ;引氣劑:0.2% ；
[0037]其中，改性磷石膏是濕法磷酸工藝排放出來的副產品，經過石灰乳溶液改性之后洗滌、浮選至可溶磷含量為0.14%、可溶氟含量為0.12%和有機物含量為0.08%，脫水得到的磷石膏。粉煤灰粒徑大小控制在0.08?0.12mm之間，引氣劑采用十二烷基硫酸鈉。按照以上配比，將α高強石膏快速打入攪拌罐，與此同時將其它原料混勻，輸送至攪拌罐，攪拌制漿；將攪拌均勻的料漿注入模型，成型脫模，制得一種磷石膏基高強輕質砌塊。經過檢測，該材料的性能指標:表觀密度950kg/m3，強度達到10.8Mp，軟化系數0.65，固體廢棄物利用率達82%。
[0038]實施例3:
[0039]用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊及其生產工藝，其各組份配比如下:
[0040]I)由磷石膏制得α高強石膏:
[0041]改性磷石膏-AO0Zo ；7jC:44.8% ;氯化鈣:15% ;檸檬酸鈉:0.2% ；
[0042]按照以上配比將原料投入反應釜中，攪拌混勻制成料漿，加熱升溫到92°C，然后保溫6h，進行常壓水熱反應，使二水石膏脫水轉變成α高強石膏；然后經85°C熱水洗滌，固液分離后，得到α高強石膏漿體；`
[0043]2)用α高強石膏漿體制得磷石膏基高強輕質砌塊:
[0044]按α高強石膏的干基為69.7%取上述步驟I所得α高強石膏漿體；其余組分含量為水泥:7% ;粉煤灰:13% ;玻化微珠:10% ;引氣劑:0.3% ；
[0045]其中，改性磷石膏是濕法磷酸工藝排放出來的副產品，經過石灰乳溶液改性之后洗滌、浮選至可溶磷含量為0.38%、可溶氟含量為0.25%和有機物含量為0.16%，脫水得到的磷石膏。粉煤灰粒徑大小控制在0.08?0.12_之間，引氣劑采用十二烷基苯磺酸鈉。按照以上配比，將α高強石膏快速打入攪拌罐，與此同時將其它原料混勻，輸送至攪拌罐，攪拌制漿；將攪拌均勻的料漿注入模型，成型脫模，制得一種磷石膏基高強輕質砌塊。經過檢測，該材料的性能指標:表觀密度976kg/m3，強度達到11.3Mp，軟化系數0.63，固體廢棄物利用率達85%。
[0046]實施例4:
[0047]用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊及其生產工藝，其各組份配比如下:
[0048]I)由磷石膏制得α高強石膏:
[0049]改性磷石膏:50% ；7jC:39.9% ;氯化鈣:10% ;酒石酸:0.1% ；
[0050]按照以上配比將原料投入反應釜中，攪拌混勻制成料漿，加熱升溫到90°C，然后保溫7h，進行常壓水熱反應，使二水石膏脫水轉變成α高強石膏；然后經80°C熱水洗滌，固液分離后，得到α高強石膏漿體；
[0051]2)用α高強石膏漿體制得磷石膏基高強輕質砌塊:
[0052]按α高強石膏的干基為59.6%取上述步驟I所得α高強石膏漿體；其余組分含量為水泥:7% ;粉煤灰:20% ;玻化微珠:13% ;引氣劑:0.4% ；
[0053]其中，改性磷石膏是濕法磷酸工藝排放出來的副產品，經過石灰乳溶液改性之后洗滌、浮選至可溶磷含量為0.43%、可溶氟含量為0.30%和有機物含量為0.21%，脫水得到的磷石膏。粉煤灰粒徑大小控制在0.08?0.12_之間，引氣劑采用十二烷基苯磺酸鈉。按照以上配比，將α高強石膏快速打入攪拌罐，與此同時將其它原料混勻，輸送至攪拌罐，攪拌制漿；將攪拌均勻的料漿注入模型，成型脫模，制得一種磷石膏基高強輕質砌塊。經過檢測，該材料的性能指標:表觀密度968kg/m3，強度達到10.9Mp，軟化系數0.66，固體廢棄物利用率達82%。
[0054]實施例5:
[0055]用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊及其生產工藝，其各組份配比如下:
[0056]I)由磷石膏制得α高強石膏:
[0057]改性磷石膏:50% ；7jC:39.99% ;氯化鈣:10% ;檸檬酸鈉:0.01% ；
[0058]按照以上配比將原料投入反應釜中，攪拌混勻制成料漿，加熱升溫到85°C，然后保溫12h，進行常壓水熱反應，使二水石膏脫水轉變成α高強石膏；然后經85°C熱水洗滌，固液分離后，得到α高強石膏漿體；
[0059]2)用α高強石膏漿體制得磷石膏基高強輕質砌塊:
[0060]按α高強石膏的干基為59.9%取上述步驟I所得α高強石膏漿體；其余組分含量為水泥:10% ;粉煤灰:15% ;玻 化微珠:15% ;引氣劑:0.1% ；
[0061]其中，改性磷石膏是濕法磷酸工藝排放出來的副產品，經過石灰乳溶液改性之后洗滌、浮選至可溶磷含量為0.45%、可溶氟含量為0.32%和有機物含量為0.24%，脫水得到的磷石膏。粉煤灰粒徑大小控制在0.08?0.12mm之間，引氣劑采用十二烷基苯磺酸鈉。按照以上配比，將α高強石膏快速打入攪拌罐，與此同時將其它原料混勻，輸送至攪拌罐，攪拌制漿；將攪拌均勻的料漿注入模型，成型脫模，制得一種磷石膏基高強輕質砌塊。經過檢測，該材料的性能指標:表觀密度960kg/m3，強度達到11.2Mp，軟化系數0.64，固體廢棄物利用率達75%。
【權利要求】
1.采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊，其原料組分按重量百分數計為:
2.根據權利要求1所述的采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊，其特征在于:所述的水泥為42.5硅酸鹽水泥；所述的粉煤灰為電廠I級粉煤灰。
3.根據權利要求1或2所述的采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊，其特征在于:所述的玻化微珠堆積密度為138kg.π 3，筒壓強度為0.28MPa，導熱系數為0.062W -m 1 - ,Ih吸水率為51.3%ο
4.根據權利要求1或2所述的采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊，其特征在于:所述的引氣劑為烷基類或者烷基芳烴磺酸類引氣劑。
5.權利要求1所述的采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊的生產工藝，包括有以下步驟:按照α高強石膏干基:50-70% ;水泥:3-10% ;粉煤灰:10-20% ;玻化微珠:10-20%;引氣劑:0.1-0.4%取α高強石膏、水泥、粉煤灰、玻化微珠和引氣劑，所述的α高強石膏是指改性磷石膏經過常壓水熱法反應之后利用熱水洗滌，固液分離得到的α型半水石膏漿體，其含水率控制在使得最終水料比達到0.4-0.6;將α高強石膏快速打入攪拌罐，與此同時將其它原料混勻，輸送至攪拌罐，攪拌制漿；將所得的攪拌均勻的料漿注入模型，成型脫模，即制得磷石膏基高強輕質砌塊。
6.根據權利要求5所述的采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊的生產工藝，其特征在于:所述的攪拌制衆過程控制攪拌時間為30-50s。
7.根據權利要求5所述的采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊的生產工藝，其特征在于所述的脫模過程是在成型后18-25min。
8.根據權利要求5所述的采用磷石膏制備的磷石膏基高強輕質砌塊的生產工藝，其特征在于所述的常壓水熱法是將原料改性磷石膏、水、媒晶劑A和媒晶劑B投入反應釜中，攪拌混勻制成料漿，加熱升溫到80-100°C，然后保溫4-24h，所述的原料按重量百分數計為改性磷石膏:35-60% ;水:28-50% ;媒晶劑A:7-15% ;媒晶劑B:0.01-0.5%，所述的改性磷石膏是濕法磷酸工藝排放出來的副產品，經過石灰乳溶液改性之后洗滌、浮選至可溶磷含量不大于0.6%、可溶氟含量不大于0.4%和有機物含量不大于0.3%，脫水得到，所述的媒晶劑A為氯化鈣，所述的媒晶劑B為檸檬酸鈉。
【文檔編號】C04B28/14GK103435319SQ201310383140
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月28日 優先權日:2013年8月28日
【發明者】馬保國, 盧斯文, 茹曉紅, 李玉博, 郅真真, 蘇英, 蹇守衛 申請人:武漢理工大學