专利名称：用磷石膏生产的型材及其制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及结构构件，具体而言涉及以磷石膏为原料生产的型材及其制造方法。
背景技术：
型材是断面具有一定几何形状的建筑材料，常用于多种构筑物和建筑物。目前许多部门使用的型材，例如电信光缆支架、电力电缆和变压器支架、公路和桥梁护栏、公共场所的栏杆、矿井里的托梁等等，几乎全是用金属材料制成，尤其是用钢材制成。钢材虽有强度高的优点，但普通钢材在空气和潮湿环境中易锈蚀，使用寿命有限，而且经常更换耗费人力和财力。如果改用不锈钢或其他金属材料，又会增加投资和使用成本，不经济。非金属用作型材，只能用于对强度要求不高的场合。
磷石膏是磷化工中湿法磷酸生产过程排放的工业废弃物。人们正不断地探索磷石膏综合利用的新方法，也取得一些进展，例如中国专利申请95190467.1号“具有高耐化学性和抗机械力的聚合物材料的生产方法”、中国专利申请件02110236.8号“磷石膏墙面材料及其制备方法”等，最接近的专利申请是200410021766.4号“用磷石膏生产建筑装饰材料和墙体材料的方法”。但用磷石膏生产型材尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主要用磷石膏为原料生产的型材。
本发明的又一目的在于提供该型材的制法。
为达到发明目的，发明人提供的用磷石膏为原料生产的型材是按以下配方(质量分数)制造的磷石膏粉与白云石粉的混合粉 71％～76％聚氯乙烯 18％～23％助剂 1％～5％金属砂 1％在磷石膏粉与白云石粉的混合粉中，磷石膏粉的质量分数占70％，白云石粉的质量分数占30％；所用的白云石粉是经半煅烧的白云石的粉末。
该型材的制法如下第一步，配制混合粉先将磷石膏用清水清洗干净并晾干，送至隧道窑在1300～1360℃下高温煅烧20～30分钟，脱出磷石膏中的部分水分、P2O5和氟，使其水含量低于10％，P2O5≤0.3％，F≤0.1％；再将经过煅烧后的炉料磨细到400～450目备用。
为了保证磷石膏相对洁净，隧道窑采用气体燃料燃烧，例如用普通城市煤气、天然气、水煤气或半水煤气、经过滤净化黄磷电炉尾气、电石炉尾气等作燃料，但不能用煤粉作燃料。
再将白云石粉碎至20～30mm，在700±20℃条件下煅烧2小时，冷却后磨细至400～450目，密封包装备用。实践证明，加入这种半煅烧的白云石，既能降低型材密度，又可较大幅度地提高型材强度。
之后，按照磷石膏粉与白云石粉的质量比例70％∶30％混合均匀，配成磷石膏粉与白云石粉的混合粉，简称混合粉。
第二步，进行配料加入聚氯乙烯树脂，加热至90～100℃时加入增塑剂、稳定剂、表面活性剂等辅料，在1分钟的搅拌下混匀后加入上一步制成的混合粉，同时加入金属砂，继续搅拌混匀。其中聚氯乙烯与混合粉的质量比为25∶75。
常用的增塑剂为对苯二甲酸二丁酯或对苯二甲酸二辛酯，常用的稳定剂为硬脂酸铅、硬脂酸钡、三碱性硫酸铅、二苯基硫脲等，常用的表面活性剂为硬脂酸和石蜡。
金属砂的加入可以增强型材的强度。常用的金属砂有铝砂、锰砂、硅砂、钛砂等。
第三步，进行高强度混料在高强度搅拌下对上述混合物料加热至90～100℃，连续搅拌10-12分钟，得到均匀混合的粉状物料。
第四步，进行造粒将上述粉状物料加热至160℃，用挤压式造粒机挤压成直径5mm左右的颗粒物料。
第五步，进行挤塑成型将上述颗粒物料送入挤塑机，加热至180～200℃，使其呈膏状，通过挤塑挤入事先准备好的模具，按照需要制成各种不同几何形状断面的型材，如T形型材、∏形型材、方型材、工字型材等。
根据用户的要求和实用的需要，进行进一步加工，如钻孔等。
本发明方法生产的型材，具有耐候性好、耐腐蚀性强、使用寿命长、防水、防潮、阻燃、强度高、抗静电、绝缘性能优良、成本低、易安装等优点。与混凝土相比，还具有比重轻的优点。使用本发明方法，既可有效地减少磷石膏对环境的污染，有利于改善环境，化害为利，又降低了构筑物和建筑物的造价，具有良好的社会和环境效应，又有良好的经济效益。本发明的型材可广泛地应用在多种部门，如电信光缆支架、电力电缆和变压器支架、高压输电塔架、公路和桥梁护栏、公共场所的栏杆、房屋下水管道和楼梯扶手、矿井里的托梁、海岸娱乐设施中处于海水浸蚀的构件等。
具体实施例方式
实施例取贵州省某企业排放的磷石膏为原料，经检测其化学成分(质量分数)如下表所示成分 SO3CaO SiO2F MgO Al2O3Fe2O3含量％39.46 31.40 4.990.2 0.040.04 0.21成分 P2O5Na2O K2O TiO2MnO 烧失量 合计含量％1.180.090.090.070.0121.76100第一步，配制混合粉将湿法磷酸生产过程中产生的废渣磷石膏用清水清洗干净并晾干，送至隧道窑用民用煤气在1300～1360℃下高温煅烧25分钟，脱出磷石膏中的部分水分、P2O5和氟，再将经过煅烧后的炉料磨细到400～450目备用。此时磷石膏的成分发生了变化，经检测其化学成分(质量分数)如下表所示成分 SO3CaO SiO2F MgOAl2O3Fe2O3含量％ 44.46 32.402.990.040.02 0.02 0.18成分 P2O5Na2O K2OTiO2MnO烧失量 合计含量％ 0.18 0.04 0.04 0.04 0.01 19.67 100检测结果表明P2O5≤0.3％，F≤0.1％，符合生产建材的要求，可用于生产型材。
再取贵阳市乌当区某白云石矿点的白云石，其组成(质量分数)如下成分CaO MgOSiO2Al2O3Fe2O3含量％ 31.3621.58 0.15 0.06 0.09将白云石粉碎至20～30mm，在700±20℃条件下煅烧2小时，实现半煅烧，冷却后磨细至400～450目，备用。半煅烧后的白云石组成如下成分CaO MgO MgCO3CaCO3其他含量％ 3.6523.50 8.76 61.84 2.25半煅烧后碳酸镁的分解率为85.24％，碳酸钙的分解率为9.11％。
之后，按照磷石膏粉与白云石粉的质量比例70％∶30％混合均匀，配成混合粉。
第二步进行配料，加入15kg聚氯乙烯树脂，加热至90～100℃时加入对苯二甲酸二丁酯增塑剂250g、硬脂酸铅400g、硬脂酸钡350g、硬脂酸250g和石蜡250g等辅料，同时加入铝金属砂1kg，在搅拌1min混匀后加入上一步制成的混合粉35kg，继续搅拌混匀，得到物料约52.5kg。
第三步进行高强度混料，在高强度搅拌下对上述混合物料加热至98℃，连续搅拌12min，得到均匀混合的粉状物料。
第四步进行造粒，将上述粉状物料加热至160℃，用挤压式造粒机挤压成直径5mm左右的颗粒物料。
第五步进行挤塑成型，将上述颗粒物料送入挤塑机，加热至195℃，使其呈膏状，通过挤塑挤入事先准备好的型材模具，制成型材。
根据用户的要求，进行钻孔。
产品经国家建筑材料测试中心检测，结果如下耐腐蚀性，用10％HCl溶液浸泡48h，表面无变化；用10％NaOH48h，表面无变化；平整度1.0mm；平泽度60.2；落锤冲击200g重球自1m处落下冲击试样表面，无变化(跨距为450mm)；不然性酒精灯垂直燃试样5min，离火自熄；耐高温(70±2)℃下2h，试样表面无变化；耐低温(-40±2)℃下2h，试样表面无变化；耐人工候老化200h人工加速老化，色差为1.1，变色0级；耐高压20000v机械加压冲击1.0无变A级。
经中科院地球化学研究所资源环境测试分析中心测试，该型材的放射性样品γ谱的测量值均未超出国家标准，属A类材料。
权利要求
1 用磷石膏生产的型材，其特征在于该型材是按以下配方制造的磷石膏粉与白云石粉的混合粉71％～76％聚氯乙烯 18％～23％助剂 1％～5％金属砂1％。
2 如权利要求1所述的型材，其特征在于在所述的磷石膏粉与白云石粉的混合粉中，磷石膏粉的质量分数占70％，白云石粉的质量分数占30％；所用的白云石粉是经半煅烧的白云石的粉末。
3 如权利要求1所述的型材，其特征在于所述的助剂包括增塑剂、稳定剂、表面活性剂，常用的增塑剂为对苯二甲酸二丁酯或对苯二甲酸二辛酯；常用的稳定剂为硬脂酸铅、硬脂酸钡、三碱性硫酸铅、二苯基硫脲；常用的表面活性剂为硬脂酸和石蜡；常用的金属砂有铝砂、锰砂、硅砂、钛砂。
4 如权利要求1所述型材的制法，其特征包括(1)将磷石膏用清水清洗干净并晾干，送至隧道窑在1300～1360℃下高温煅烧20～30分钟，脱出磷石膏中的部分水分、P2O5和氟，使其水含量低于10％，P2O5≤0.3％，F≤0.1％；再将经过煅烧后的炉料磨细到400～450目备用；再将白云石粉碎至20～30mm，在700±20℃条件下煅烧2小时，冷却后磨细至400～450目，备用；之后，按照磷石膏粉与白云石粉的质量比例70％∶30％混合均匀，配成混合粉。(2)加入聚氯乙烯树脂，加热至90～100℃时加入增塑剂、稳定剂、表面活性剂等辅料，在1分钟的搅拌下混匀后加入上一步制成的磷石膏粉，同时加入金属砂，继续搅拌混匀。其中聚氯乙烯与磷石膏粉的质量比为25∶75。(3)在高强度搅拌下对上述混合物料加热至90～100℃，连续搅拌10-12分钟，得到均匀混合的粉状物料；(4)将上述粉状物料加热至160℃，用挤压式造粒机挤压成直径5mm左右的颗粒物料；(5)将上述颗粒物料送入挤塑机，加热至180～200℃，使其呈膏状，通过挤塑挤入事先准备好的模具，按照需要制成各种不同几何形状断面的型材。
5 如权利要求3所述型材的制法，其特征在于磷石膏在隧道窑里采用气体燃料燃烧，例如采用普通城市煤气、或天然气、或水煤气、或半水煤气、或经过滤净化黄磷电炉和电石炉尾气。
全文摘要
本发明公开了用磷石膏和聚氯乙烯生产的型材及其制法，涉及结构构件。该型材按以下配方制造磷石膏粉与白云石粉的混合粉71％～76％，聚氯乙烯18％～23％，助剂1％～5％，金属砂1％。其制法是先将磷石膏水洗、晾干、煅烧、磨细成粉；再将白云石粉碎、煅烧、冷却后磨细成粉，按比例将两种粉混匀，得混合粉；接着将聚氯乙烯树脂、混合粉和助剂、金属砂按比例混合均匀，再将粉状物料加热并挤压成颗粒物料，最后将颗粒物料加热使其呈膏状，挤入模具制成型材，再按需加工。该型材耐候性好、耐腐蚀性强、使用寿命长、防水、防潮、阻燃、强度高、抗静电、绝缘性能优良。本发明的型材既可减少磷石膏污染，又可降低造价，可广泛地应用在多种部门。
文档编号C04B24/26GK1654412SQ20041008160
公开日2005年8月17日 申请日期2004年12月24日 优先权日2004年12月24日
发明者马兴祥 申请人:贵阳顺海钛金镀膜厂