一種利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于建筑材料制備【技術領域】，具體涉及一種利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚及其制備方法。本發明所述蒸養磚，由瘠性基料、膠凝材料、活化劑和水組成，所述瘠性基料由磷尾礦和砂組成，所述膠凝材料由磷渣和鈣質原料組成，所述瘠性基料與所述膠凝材料的質量比為8:2～5:5；所述活化劑的質量為所述膠凝材料中磷渣質量的2%～5%，所述水的質量為所述膠凝材料質量的10%～40%。本發明所述蒸養磚抗壓強度高、耐久性好，尺寸標準，外形完整，能滿足現行國家標準JC/T422-2007《非燒結垃圾尾礦磚》的要求；且制備方法工藝簡單、條件溫和、易于實現。
【專利說明】一種利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于建筑材料制備【技術領域】，具體涉及一種利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著磷礦的開采和利用，磷礦資源日趨貧化，已被國土資源部列入2010年后不能滿足國民經濟發展需求的20種礦種之一，列為不可再生的戰略資源。我國磷礦資源豐富，但80 %是中、低品位磷礦，大多屬雜質含量高、難選的膠磷礦，為了滿足濕法磷酸對原料礦石的質量要求，必須經過經濟有效的選礦富集才能滿足磷酸和高濃度磷復肥生產需求，由此產生大量尾礦。
[0003]從礦山開采出來的礦石，經過選礦提取出有用物質后，絕大部分長年累積堆放在尾礦壩，不僅占用大片土地，而且可能對生態環境造成嚴重污染和破壞。磷尾礦粒度較細，堆積一處，如果遇暴雨沖垮，易引起重大地質災害，造成安全事故。
[0004]另外，為了改變我國建材行業中長期以粘土為原料生產燒結磚這一大量浪費土地資源、破壞耕地的做法，我國于2003年6月30日起禁止生產、使用、銷售實心粘土磚，并提倡研究使用工業廢料作為新型建材。為此，利用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾礦渣、化工渣或者天然砂、海涂泥等(以上原料的一種或數種)作為主要原料制備新型建材的研究與應用得以快速開展，并取得豐碩的成果。但因為磷尾礦屬于顆粒較細的瘠性料，其在其他項目中利用過程中普遍存在以下幾個問題需要改善:(1)磷尾礦作為細骨料使用摻量很低；(2)水泥膠凝材料用量大；(3)由于磷尾礦成分的復雜性和特有性質，使磷尾礦免燒磚的水泥用量小、磷尾礦摻量大時強度偏低，為了提高制品的抗壓強度，常需要加入一定的外加劑(減水劑、激發劑或緩凝劑等)，這就增加了生產成本。
[0005]鑒于以上問題，尚未找到一種高效利用磷尾礦生產綠色環保建材的方法，這也進一步加劇磷尾礦對環境的不良影響。
[0006]磷渣是電爐法生產黃磷過程中排放的工業廢渣，一般在爐前經水淬處理為顆粒物，通常為灰白色，呈中性，具有多孔結構，多為玻璃體，有較好的火山灰活性。其化學成分除以SiOjP CaO為主外，還含有F、A1203、P205、Mg0、Fe203及少量K20、Mn0、Na20等。每生產I噸黃磷大約要排放8~10噸廢渣，據不完全統計，世界上磷渣的排放量為1078~1300萬噸/年，如此大的排放量除小部分再生利用外大部分都露天堆放，既占用了大片土地，又會對環境造成污染，對人類健康造成危害。
[0007]為解決磷渣的污染問題，人們研究開發了多種利用磷渣生產建筑材料的方法。如利用磷渣生產燒結磚、陶粒、陶瓷磚等需要高溫燒結的方法，再如利用沖壓、蒸養等方式制備免燒磚的方法，如專利申請號為201110208348.6的發明專利《一種利用廢棄磷礦渣生產的新型蒸養磚及其制備方法》。
[0008]磷尾礦與磷渣同屬于磷礦資源利用后產生的廢渣，很多磷化工企業同時具有這兩種工業廢渣，但目前公開 的技術方案中，尚無將兩者一起綜合利用的報道，特別是尚無大量利用較細的磷尾礦的方法。
[0009]另外，現有技術制備的免燒磚的耐水性較差，尤其是瘠性廢料摻雜量較高時尤為嚴重，這就對其應用造成一定限制，并可能造成防水工程投入增加。
【發明內容】
[0010]針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚及其制備方法。
[0011]為了達到上述目的，本發明的技術方案為:
[0012]一種利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚，由瘠性基料、膠凝材料、活化劑和水制備而成，所述瘠性基料由磷尾礦和砂組成，其中磷尾礦占瘠性基料的質量百分數為20%~90%，其余為砂；所述膠凝材料由磷渣和鈣質原料組成，其中鈣質原料占膠凝材料的質量百分數為5%~30%，其余為磷渣；所述鈣質原料為石灰、電石渣中的一種或兩種；所述瘠性基料與所述膠凝材料的質量比為8:2~5:5 ;所述活化劑為硫酸鈉、鋁酸鈉和水玻璃中的一種或幾種，所述活化劑的質量為所述膠凝材料中磷洛質量的2%~5% ;所述水的質量為所述膠凝材料質量的10%~40%。
[0013]上述方案中，優選地，所述鈣質原料占膠凝材料的質量百分數為10%~20%。
[0014]上述方案中,優選地,所述活化劑的質量為所述膠凝材料中磷洛質量的3%。
[0015]上述方案中，所述磷渣的粒度≤20目。
[0016]一種利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚的制備方法，包括如下步驟:
[0017](I)稱取瘠性基料、膠凝材料、活化劑和水，所述瘠性基料由磷尾礦和砂組成，其中磷尾礦占瘠性基料的質量百分數為20%~90%，其余為砂；所述膠凝材料由磷渣和鈣質原料組成，其中鈣質原料占膠凝材料的質量百分數為5%~30%，其余為磷渣；所述鈣質原料為石灰、電石渣中的一種或兩種；所述瘠性基料與所述膠凝材料的質量比為8:2~5:5 ;所述活化劑為硫酸鈉、鋁酸鈉和水玻璃中的一種或幾種，所述活化劑的質量為所述膠凝材料中磷洛質量的2%~5% ;所述水的質量為所述膠凝材料質量的10%~40% ；
[0018](2)將步驟(1)稱好的瘠性基料、膠凝材料和活化劑干混攪拌均勻，然后加入稱量好的水濕混攪拌，濕混攪拌均勻后，再將所得物料陳化；
[0019](3)將步驟(2)陳化好的物料倒入模具中沖壓成型，成型壓力5MPa~25MPa，成型后脫模，得到磚坯；
[0020](4)將步驟(3)沖壓成型的磚坯在20~30°C，相對濕度≥80%的條件下養護；
[0021](5)將步驟(4)養護好的磚坯放入蒸壓釜，升溫至150°C~190°C，在蒸壓釜壓力
0.5MPa~1.25MPa下，保溫6~16h，自然冷卻后取出，得到利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚成品。
[0022]上述方案中，優選地，步驟(5)的步驟為:將步驟(4)養護好的磚坯放入蒸壓釜，先升溫至80°C~90°C，保溫10分鐘后，再升溫至150°C~190°C，在蒸壓釜壓力0.5MPa~
1.25MPa下，保溫6~16h，自然冷卻后取出，得到利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚成品。
[0023]本發明的有益效果:
[0024](I)本發明所述蒸養磚以磷尾礦和磷渣為主要原料，無需燒結，可以大量、整體地消耗磷尾礦和磷渣，特別是可以大量利用較細的磷尾礦，具有低成本、環保強度高的優點，是一種可以取代傳統粘土紅磚的極有發展前景的更新換代產品；
[0025](2)本發明所述蒸養磚抗壓強度高、耐久性好，尺寸標準，外形完整，能滿足現行國家標準JC/T422-2007《非燒結垃圾尾礦磚》中MU25級制品的相關要求；
[0026](3)本發明制備的蒸養磚，還可以具有很好的耐水性，能應用于潮濕環境乃至水中，產品的應用范圍廣；
[0027](4)本發明所述蒸養磚所用的膠凝材料主要為磷渣與鈣質原料，較水泥等膠凝材料具有節能、環保，生產成本低等優點；
[0028](5)本發明制備蒸養磚的主要原料可在磷礦附近得到，特別對于同時產生磷渣和磷尾礦兩種廢料的磷化工企業更具優勢，可以節約大量運輸成本；
[0029](6)本發明所述蒸養磚的制備方法工藝簡單、條件溫和、易于實現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為本發明所述利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚的制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0031]為了更好地理解本發明，下面結合實施例、附圖和附表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。
[0032]以下實施例中，所用磷尾礦取自云南磷化集團晉寧磷礦小麥地尾礦壩，磷渣取自云南磷化集團晉寧黃磷廠生產黃磷所產生的磷渣，此處僅對磷尾礦和磷渣來源進行說明，不構成對本發明限制，其它地區的此類磷礦廢料也可以實現本發明。
[0033]以下實施例中，砂和石灰為普通建筑材料，砂為普通河砂，石灰為符合國家標準的建筑用石灰粉。
[0034]以下實施例中，所述磷渣為經過破碎篩分后粒度< 20目的磷渣，破碎后磷渣中游離的SiO2和Al2O3量增多，而且磷渣的比表面積增大，更易進行水化反應，可以減少鈣質原料和活化劑用量，降低生產成本。
[0035]實施例1~92
[0036]實施例1~24中，一種利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚，其瘠性基料與膠凝材料質量比為8:2，各組分配比見下表1。
[0037]表1
【權利要求】
1.一種利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚，其特征在于，由瘠性基料、膠凝材料、活化劑和水制備而成，所述瘠性基料由磷尾礦和砂組成，其中磷尾礦占瘠性基料的質量百分數為20%~90%，其余為砂；所述膠凝材料由磷渣和鈣質原料組成，其中鈣質原料占膠凝材料的質量百分數為5%~30%,其余為磷洛；所述鈣質原料為石灰、電石洛中的一種或兩種；所述瘠性基料與所述膠凝材料的質量比為8:2~5:5 ;所述活化劑為硫酸鈉、鋁酸鈉和水玻璃中的一種或幾種，所述活化劑的質量為所述膠凝材料中磷洛質量的2%~5% ;所述水的質量為所述膠凝材料質量的10%~40%。
2.根據權利要求1所述利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚，其特征在于，所述鈣質原料占膠凝材料的質量百分數為10%~20%。
3.根據權利要求1所述利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚，其特征在于，所述活化劑的質量為所述膠凝材料中磷洛質量的3%。
4.根據權利要求1所述利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚，其特征在于，所述磷渣的粒度< 20目。
5.一種如權利要求1所述利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)稱取瘠性基料、膠凝材料、活化劑和水，所述瘠性基料由磷尾礦和砂組成，其中磷尾礦占瘠性基料的質量百分數為20%~90%，其余為砂；所述膠凝材料由磷渣和鈣質原料組成，其中鈣質原料占膠凝材料的質量百分數為5%~30%，其余為磷渣；所述鈣質原料為石灰、電石渣中的一種或兩種；所述瘠性基料與所述膠凝材料的質量比為8:2~5:5 ;所述活化劑為硫酸鈉、鋁酸鈉和水玻璃中的一種或幾種，所述活化劑的質量為所述膠凝材料中磷洛質量的2%~5% ;所述水的質量為所述膠凝材料質量的10%~40% ； (2)將步驟(1)稱好的瘠性基料、膠凝材料和活化劑干混攪拌均勻，然后加入稱量好的水濕混攪拌，濕混攪拌均勻后，再將所得物料陳化； (3)將步驟(2)陳化好的物料倒入模具中沖壓成型，成型壓力5MPa~25MPa，成型后脫模，得到磚坯； (4)將步驟(3)沖壓成型的磚坯在20~30°C，相對濕度>80%的條件下養護； (5)將步驟(4)養護好的磚坯放入蒸壓釜，升溫至150°C~190°C，在蒸壓釜壓力0.5MPa~1.25MPa下，保溫6~16h，自然冷卻后取出，得到利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚成品。
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)為:將步驟(4)養護好的磚坯放入蒸壓釜，先升溫至80°C~90°C，保溫10分鐘后，再升溫至150°C~190°C，在蒸壓釜壓力0.5MPa~1.25MPa下，保溫6~16h，自然冷卻后取出，得到利用磷尾礦和磷渣生產的蒸養磚成品。
【文檔編號】C04B28/34GK103626471SQ201310608006
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】曹宏, 薛俊, 梁興榮, 王其林, 石小勇, 李先福, 賴小瑩, 張暉 申請人:武漢工程大學, 云南磷化集團有限公司