专利名称：一种磷石膏烧结砖及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种烧结砖，具体涉及一种利用磷石膏制成的烧结砖及其制备工艺。
背景技术：
磷肥行业每年生产1吨磷酸(折100% I32O5)就会产生5-6吨磷石膏，一个中型磷复肥生产企业，一年排放100万吨左右的磷石膏，我国每年的磷石膏的产出量为2000万吨。磷石膏是指磷酸生产过程中用硫酸处理磷矿时产生的固体废弃物，其主要成分为硫酸钙(俗称二水石膏)，此外还含有多种其他杂质，为带酸性的粉状物。由于磷石膏中所含氟化物、游离磷酸、I32O5、磷酸盐等杂质是导致磷石膏在堆存过程中造成环境污染的主要因素， 磷石膏的大量堆存，不仅侵占了土地资源，由于风蚀、雨蚀造成了大气、水系及土壤的污染。磷石膏的堆存不仅浪费了大量的资源，而且长期堆存的磷石膏也产生了严重的二次污染。如何清理和处置堆存已久的磷石膏废弃物已成为社会各界共同关注的问题，如何有效地、因地制宜、循环利用磷石膏对资源再循环利用、建议节约型社会具有重要的意义。随着我国基础建设的快速发展，建筑用砖的需求也越来越大。原来我国传统的制砖技术是利用粘土烧结制砖，由于其需要大量采掘耕地，对基本农田造成大量的破坏，国家明令禁止生产和使用粘土实心砖，限制生产和使用粘土多孔砖。因此一些砖瓦厂正面临原材料短缺的发展困境。利用磷石膏替代粘土，生产烧结砖，不仅可避免其对环境的二次污染，帮助磷肥化工厂处理所产生的磷石膏废弃物，而且可实现砖瓦厂的可持续发展。但是， 由于磷石膏本身成分和性能的复杂性，在制作烧结砖时烧结难度大，且烧结过程中易产生二氧化硫污染物，对环境造成一定的污染，无法达到产业化的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的磷石膏烧结砖及其制备工艺。本发明的磷石膏烧结砖，其烧结原料，按绝干重量计，包括如下重量份的组分磷石膏17-29. 75重量份；煤矸石27. 6-41. 4或煤渣25. 5-38. 25重量份；河道淤泥22. 5-30重量份；干粉添加剂5-15重量份。所述绝干是指组分的含水率为0。本发明的含水率或含水量是指水份占总重量的比率。所述磷石膏是指磷肥厂中磷酸生产过程中用硫酸处理磷矿时产生的固体废弃物， 其主要成分为二水硫酸钙(俗称二水石膏)，此外还含有多种其他杂质，为带酸性的粉状物。所述磷石膏可通过加水或烘干后获得含水量为13-18%的磷石膏。为获得含水率符合要求的磷石膏，可将磷石膏加水、烘干或与含水率更高的磷石膏掺和使用。所述河道淤泥是经过陈化、脱水干燥处理的粘性淤泥。较佳的，所述河道淤泥的含水量为13-18%。为获得符合要求的淤泥，可将河道淤泥与河道淤泥干粉掺和使用。河道淤泥干粉则是指河道淤泥进一步干燥脱水至含水率小于5 %。所述干粉添加剂为现有技术中可获得的成品烧结砖或半成品烧结砖经粉磨获得粒径为0. l-3mm的粉磨料，也可以是本发明的磷石膏烧结砖经粉磨获得粒径为0. l_3mm的粉磨料。所述煤矸石、煤渣和干粉添加剂均可经粉磨获得所需粒径的粉末。优选的，所述煤矸石、煤渣和干粉添加剂的粒径均为0. 1-0. 3mm。本发明磷石膏烧结砖的烧结原料中，可加入水或干燥以调节其含水率。较佳的，上述磷石膏烧结砖为多孔砖。本发明的磷石膏烧结砖的制备方法，包括下列步骤(1)、将磷石膏加水或烘干至含水量为13-18% ；(2)、将煤矸石和煤渣分别粉磨至粒径均为0. l-3mm ；(3)、将河道淤泥经陈化、脱水干燥处理成含水率为13-18%的粘性淤泥；0)、将成品烧结砖中的废品或半成品废坯粉碎磨成粒径为0. l_3mm，获得干粉添加剂；(5)、按照配比将处理好的各原料混合，陈化5-7天；(6)、烧结砖成型，干燥，经隧道窑焙烧后出窑制得。较佳的，步骤(5)中，所述陈化的混合物的含水量控制为13-18%。较佳的，步骤(6)中，所述烧结砖成型时采用半硬挤压，且半硬挤压的压力控制为 2. 1-2. 7MPa0较佳的，步骤(6)中，所述隧道窑焙烧的温度控制为950-1050°C，焙烧时间为6_8 小时。较佳的，步骤(6)中，所述焙烧时采用平稳升温的方式，升温速率控制为2_4°C / min0较佳的，步骤(6)中，隧道窑的排气口处可加装一个能除去二氧化硫的脱硫装置， 所述的脱硫装置可采用现有技术中的常规脱硫装置，以消除磷石膏在焙烧时所产生的少量二氧化硫污染物。本发明的磷石膏烧结砖通过组分和配比的恰当控制，并通过控制陈化混合物的含水量，控制烧结砖成型所采用的半硬挤压的压力大小以及焙烧时的升温速率和焙烧的温度和时间，很好的解决了温度变化带来的爆裂现象，并除去了石膏因焙烧所产生的二氧化硫， 最终获得了性能优良的磷石膏烧结砖，其性能符合GB13M4-2000《烧结多孔砖》的性能要求。本发明的磷石膏烧结砖原料来源广、使废弃物磷石膏资源化，节省了土地资源，保护了耕地，充分利用了面广量大且易产生污染的磷石膏废弃物，变废为宝并净化了环境。获得的磷石膏烧结砖保温隔热，抗震抗压，无脱皮或 声，不易碎，不易爆裂，成品率可高达 99%以上，适合工业大生产。
图1磷石膏烧结砖的制备工艺流程
图2磷石膏多孔烧结砖示意图
具体实施例方式以下列举具体实例以进一步阐述本发明，应理解，实例并非用于限制本发明的保护范围。实施例1磷石膏烧结砖，其烧结原料，按绝干重量计，包括如下重量份的组分磷石膏25. 5重量份；煤矸石32. 2重量份；河道淤泥沈.5重量份；干粉添加剂8重量份。上述煤矸石的粒径为0. 1-0. 3mm,干粉添加剂的粒径为0. 1-0. 3mm。磷石膏烧结砖的制备方法(如图1所示的工艺流程图，其中所采用的机器为现有技术中的常规设备)为将含水量为5%的磷石膏加水至含水量为13-18% ；将煤矸石和成品烧结砖粉磨至粒径均为0. 1-0. 3mm ；将含水量为20-40 %的河道淤泥经陈化、脱水烘干至含水率为 13-18% ；按照配比将煤矸石、河道淤泥和干粉添加剂一起加入磷石膏中混合并加水调整混合物的含水率为13-18%，陈化5-7天。陈化后，充分搅拌、对辊机滚压破碎、挤砖机挤压成团、挤压成条后，压制成砖坯体，其中烧结砖成型时采用半硬挤压，且半硬挤压的压力控制为2. 1-2. 7MPa ；如图2所示，砖坯1上的通孔包括一个大正方形通孔3和围绕所述大正方形通孔的12个小正方形通孔2，切割获得成型的多孔砖坯，干燥，经隧道窑焙烧，升温速率控制为2-4°C /分钟，焙烧温度控制在950-1050°C下，焙烧6_8小时，出窑制得。以产品脱皮、哑声为不合格，成品率为99%，所得的磷石膏烧结砖符合GB13M4-2000烧结多孔砖》的性能要求。性能测试
权利要求
1.一种磷石膏烧结砖，其烧结原料，按绝干重量计，包括如下重量份的组分 磷石膏17-29. 75重量份；煤矸石27. 6-41.4或煤渣25. 5-38. 25重量份； 河道淤泥22. 5-30重量份；干粉添加剂5-15重量份。
2.如权利要求1所述的磷石膏烧结砖，其特征在于，所述磷石膏为磷酸生产过程中用硫酸处理磷矿时产生的固体废弃物，其主要成分为二水硫酸钙。
3.如权利要求1所述的磷石膏烧结砖，其特征在于，所述河道淤泥是经过陈化、脱水干燥处理的粘性淤泥，其含水量为13-18%。
4.如权利要求1所述的磷石膏烧结砖，其特征在于，所述煤矸石、煤渣和干粉添加剂的粒径均为0. l-3mm。
5.如权利要求1所述的磷石膏烧结砖，其特征在于，所述磷石膏烧结砖为多孔砖。
6.如权利要求1-5任一所述的磷石膏烧结砖的制备方法，包括下列步骤(1)、将磷石膏加水或烘干至含水量为13-18%；(2)、将煤矸石和煤渣分别粉磨至粒径均为0.l-3mm ；(3)、将河道淤泥经陈化、脱水干燥处理成含水率为13-18%的粘性淤泥；G)、将成品烧结砖中的废品或半成品烧结砖粉碎磨成粒径为0. l_3mm，获得干粉添加剂；(5)、按照配比将处理好的各原料混合，陈化5-7天；(6)、烧结砖成型，干燥，经隧道窑焙烧后出窑制得。
7.如权利要求6所述的磷石膏烧结砖的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述陈化的混合物的含水率控制为13-18%。
8.如权利要求6所述的磷石膏烧结砖的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述烧结砖成型时采用半硬挤压，且半硬挤压的压力控制为2. 1-2. 7MPa。
9.如权利要求6所述的磷石膏烧结砖的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述隧道窑焙烧的温度控制为950-1050°C，焙烧时间为6-8小时。
10.如权利要求6所述的磷石膏烧结砖的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述焙烧时采用平稳升温的方式，升温速率控制为2-4°C /min。
全文摘要
本发明涉及一种烧结砖，具体涉及一种利用磷石膏制成的烧结砖及其制备工艺。本发明的磷石膏烧结砖，其烧结原料，按绝干重量计，包括如下重量份的组分磷石膏17-29.75重量份；煤矸石27.6-41.4或煤渣25.5-38.25重量份；河道淤泥22.5-30重量份；干粉添加剂5-15重量份。本发明的磷石膏烧结砖原料来源广、使废弃物磷石膏资源化，节省了土地资源，保护了耕地，充分利用了面广量大且易产生污染的磷石膏废弃物，变废为宝并净化了环境。获得的磷石膏烧结砖保温隔热，抗震抗压，无脱皮或哑声，不易碎，不易爆裂，成品率可高达99%以上，适合工业大生产。
文档编号C04B38/00GK102503517SQ20111035661
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者陈文光 申请人:上海鑫晶山建材开发有限公司, 上海鑫晶山淤泥研发有限公司