一种利用磷石膏制备建筑石膏粉的方法与流程

本发明属于建筑材料的技术领域，具体涉及一种利用磷石膏制备建筑石膏粉的方法。

背景技术：

随着磷肥工业的不断发展，其副产物磷石膏堆积如山。磷石膏的堆存不仅占用大量土地，而且严重污染了地下水及周边环境。与其他工业副产石膏相同，磷石膏中的主要成分为二水硫酸钙，且含量较高，是一种重要的再生资源，建材的资源化是实现其有效利用的最主要途径。

目前，煅烧制备建筑石膏粉是实现多数工业副产石膏资源利用的最有效方法，原因归结于：（1）煅烧量巨大，利用效率高；（2）设备简单，煅烧成本低。对于磷石膏来说，由于磷、氟、有机质等杂质的存在，传统的制备工艺所生产出的建筑石膏粉往往出现凝结时间过长、强度太低等不良结果，严重制约着磷石膏的大量应用。究其原因，主要是因为磷酸钙、氟化钙与有机质易吸附于半水石膏表面，阻碍了半水石膏的水化，影响了强度的发展。

很多厂家为了去除磷石膏中的有害杂质，通常会对磷石膏采取适当的预处理，包括：水洗、石灰中和、浮选等方法。水洗工艺比较复杂，水耗与能耗均较高，且水洗后的污水必须经过处理后方可排放，该预处理工艺并不具备良好的竞争能力；石灰中和工艺是采用价廉的石灰中和磷石膏中的酸，与可溶性磷、氟结合形成难溶物，工艺简单，且不产生污染，但处理后的磷石膏性能不佳；浮选法主要是消除有机杂质对磷石膏的影响，一般会与其它工艺配合实施。虽然这些处理方法可以适当改善磷石膏制备建筑石膏粉的性能，但工艺较为复杂，与煅烧建筑石膏粉工艺简单的特点背道而驰，且由于设备投资以及排污处理等因素，还带来了一定的经济和环境负担。因此，需要寻找一种简单且有效的磷石膏煅烧制备建筑石膏粉的工艺方法，来满足建筑用石膏粉的生产施工需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题：针对磷石膏制备石膏粉来说，由于磷、氟、有机质等杂质的存在，制备得到的建筑石膏粉往往出现凝结时间过长、强度太低的缺陷，提供了一种利用磷石膏制备建筑石膏粉的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：

（1）取磷石膏加入粉碎机中粉碎、过筛，得磷石膏粉末，按质量比1:3～1:5将磷石膏粉末加入到水中，机械搅拌后得磷石膏浆料；

（2）向磷石膏浆料中依次加入增稠剂和减水剂，搅拌混合后得磷石膏浆料混合物并放置蒸压釜中，蒸压后的取出并放入烘箱中，干燥至磷石膏浆料混合物含水量10～15%，得石膏混合物；

（3）将石膏混合物均分成3份，并分别平铺于3个玻璃烧杯中，在干燥物上方洒上质量分数5%硫酸钠溶液，喷洒量为干燥物质量5～10%，喷洒后将三个玻璃烧杯置于鼓风干燥箱中，在120～150℃温度下放置2～4h，放置后向玻璃烧杯中加入硅酸铝纤维，搅拌混合后出料得混合物料；

（4）将混合物料装入三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入饱和石灰水，搅拌后将三口烧瓶放入油浴锅中并升高温度至180～200℃，通入混合气体，通入1～2h后停止通入混合气体，随后通入纯氧气使物料冷却至室温，出料得反应物；

（5）将反应物放入烘箱中，干燥后得干燥物，将干燥物加入马弗炉中，保温煅烧后冷却至室温，得煅烧物后加入粉碎机中粉碎，过筛后收集粉末，即可得到建筑石膏粉。

步骤（2）中还可以向磷石膏浆料中添加改性剂，改性剂的质量为磷石膏浆料质量的3～5%。

所述的改性剂为绿泥石、高岭石、蒙脱石、伊利石、海泡石中的一种或多种。

步骤（2）中所述的减水剂为木质磺酸钠、密胺树脂、聚羧酸高效减水剂中的一种。

步骤（2）中所述的蒸压釜的温度为130～150℃，压力为0.4～0.6mpa，放置时间为3～5h。

步骤（2）中所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、黄原胶、羟丙基甲基纤维素中的一种。

步骤（3）中所述的硅酸铝纤维质量为干燥物质量的3～5%。

步骤（4）中所述的饱和石灰水的质量为混合物料的40～50%，混合气体是按体积比3:2由二氧化硫和氧气混合。

步骤（5）中所述的煅烧温度为300～400℃。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明先将磷石膏与水混合后得磷石膏浆料，随后向磷石膏浆料中加入增稠剂和减水剂，并进行高温蒸压，高温蒸压的目的是为了在磷石膏水化的过程中，使磷石膏浆料的水分逐渐减少，粘稠度不断增大，从而浆体逐渐失去可塑性，进入初凝状态，并且利用蒸压釜进行加压，可以增强浆料中的分子结合力，提高浆料的力学强度；

（2）本发明向磷石膏浆料中加入改性剂，改性剂的目的是为了使浆料中的晶体颗粒逐渐长大，并且连生和互相交错，使浆料的强度得到提高，凝结效果得到改善；

（3）本发明将得到的干燥物均分成3等份并各放入烧杯中，在干燥物的上方喷洒硫酸钠溶液，加热保温后加入硅酸铝纤维得混合物料，喷洒硫酸钠溶液的目的是为了降低凝结时间，促进凝结，而加入硅酸铝纤维的目的是作为增强填料，增强石膏粉的强度，使最终得到的石膏粉达到更高的力学性能；

（4）本发明向混合物料中加入饱和石灰水，通入氧气和二氧化硫的气体，得反应物，将反应物保温陈化后干燥、煅烧、粉碎即可得到建筑石膏粉，加入饱和石灰水的混合物料后可以物料颗粒间的摩擦力增强，粘结力增加，并开始产生结构强度，从而达到最终凝结效果。

具体实施方式

称取800～1000g磷石膏加入粉碎机中粉碎后过150～170目筛，得磷石膏粉末，按质量比1:3～1:5将磷石膏粉末加入到水中，以1000～1200r/min转速机械搅拌混5～10min后得磷石膏浆料；向磷石膏浆料中依次加入磷石膏浆料质量3～5%改性剂、磷石膏浆料质量3～5%增稠剂和磷石膏浆料质量1～3%减水剂，搅拌混合10～15min后得磷石膏浆料混合物，放置蒸压釜中，在130～150℃和0.4～0.6mpa的条件下静置3～5h，静置后放入烘箱中，在140～150℃温度下干燥至磷石膏浆料混合物含水量10～15%，干燥后得石膏混合物；将石膏混合物均分成3份，并分别平铺于3个玻璃烧杯中，在干燥物上方洒上质量分数5%硫酸钠溶液，喷洒量为干燥物质量5～10%，喷洒后将三个玻璃烧杯置于鼓风干燥箱中，在120～150℃温度下放置2～4h，放置结束取出，向玻璃烧杯中加入干燥物质量3～5%硅酸铝纤维，搅拌混合20～30min后出料得混合物料；将混合物料装入三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入混合物料质量40～50%饱和石灰水，搅拌3～5min后将三口烧瓶放入油浴锅中并升高温度至180～200℃，升温后向三口烧瓶中通入混合气体，通入速率为15～25ml/min，通入1～2h后停止通入混合气体，随后通入纯氧气使物料冷却至室温，出料得反应物；将反应物放入烘箱中，在80～100℃温度下干燥8～10h，干燥后得干燥物，将干燥物加入马弗炉中，以2～5℃/min升温至300～400℃，保温煅烧1～2h，煅烧后冷却至室温，得煅烧物后加入气流粉碎机中粉碎，过500～520目筛后收集粉末，即可得到建筑石膏粉。

所述的改性剂为绿泥石、高岭石、蒙脱石、伊利石、海泡石中的一种或多种。

所述的减水剂为木质磺酸钠、密胺树脂、聚羧酸高效减水剂中的一种。

所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、黄原胶、羟丙基甲基纤维素中的一种。

实例1

称取800g磷石膏加入粉碎机中粉碎后过150目筛，得磷石膏粉末，按质量比1:3将磷石膏粉末加入到水中，以1000r/min转速机械搅拌混5min后得磷石膏浆料；向磷石膏浆料中依次加入磷石膏浆料质量3%蒙脱石、磷石膏浆料质量3%瓜尔胶和磷石膏浆料质量1%木质磺酸钠，搅拌混合10min后得磷石膏浆料混合物，放置蒸压釜中，在130℃和0.4mpa的条件下静置3h，静置后放入烘箱中，在140℃温度下干燥至磷石膏浆料混合物含水量10%，干燥后得石膏混合物；将石膏混合物均分成3份，并分别平铺于3个玻璃烧杯中，在干燥物上方洒上质量分数5%硫酸钠溶液，喷洒量为干燥物质量5%，喷洒后将三个玻璃烧杯置于鼓风干燥箱中，在120℃温度下放置2h，放置结束取出，向玻璃烧杯中加入干燥物质量3%硅酸铝纤维，搅拌混合20min后出料得混合物料；将混合物料装入三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入混合物料质量40%饱和石灰水，搅拌3min后将三口烧瓶放入油浴锅中并升高温度至180℃，升温后向三口烧瓶中通入混合气体，通入速率为15ml/min，通入1h后停止通入混合气体，随后通入纯氧气使物料冷却至室温，出料得反应物；将反应物放入烘箱中，在80℃温度下干燥8h，干燥后得干燥物，将干燥物加入马弗炉中，以2℃/min升温至300℃，保温煅烧1h，煅烧后冷却至室温，得煅烧物后加入气流粉碎机中粉碎，过500目筛后收集粉末，即可得到建筑石膏粉。

按质量比28：100，将水与本发明所得的建筑石膏粉混合均匀制得浆体，将基层表面的浮灰、污渍清除干净后使用涂覆工具将浆体涂覆于基层表面，控制涂覆厚度为5mm，固化15min后再涂覆一次，控制涂覆厚度为9mm，待涂覆完成后，固化20h后自然养护3天即可，经检测，本发明所得的建筑石膏粉凝结时间为15min，3h的抗压强度为12.8mpa，同时保温性能良好，硬化后的孔隙率为58%，没有对环境造成污染。

实例2

称取1000g磷石膏加入粉碎机中粉碎后过170目筛，得磷石膏粉末，按质量比1:5将磷石膏粉末加入到水中，以1200r/min转速机械搅拌混10min后得磷石膏浆料；向磷石膏浆料中依次加入磷石膏浆料质量5%伊利石、磷石膏浆料质量5%羧甲基纤维素钠和磷石膏浆料质量3%聚羧酸高效减水剂，搅拌混合15min后得磷石膏浆料混合物，放置蒸压釜中，在150℃和0.6mpa的条件下静置5h，静置后放入烘箱中，在150℃温度下干燥至磷石膏浆料混合物含水量15%，干燥后得石膏混合物；将石膏混合物均分成3份，并分别平铺于3个玻璃烧杯中，在干燥物上方洒上质量分数5%硫酸钠溶液，喷洒量为干燥物质量10%，喷洒后将三个玻璃烧杯置于鼓风干燥箱中，在150℃温度下放置4h，放置结束取出，向玻璃烧杯中加入干燥物质量5%硅酸铝纤维，搅拌混合30min后出料得混合物料；将混合物料装入三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入混合物料质量50%饱和石灰水，搅拌5min后将三口烧瓶放入油浴锅中并升高温度至200℃，升温后向三口烧瓶中通入混合气体，通入速率为25ml/min，通入2h后停止通入混合气体，随后通入纯氧气使物料冷却至室温，出料得反应物；将反应物放入烘箱中，在100℃温度下干燥10h，干燥后得干燥物，将干燥物加入马弗炉中，以5℃/min升温至400℃，保温煅烧2h，煅烧后冷却至室温，得煅烧物后加入气流粉碎机中粉碎，过520目筛后收集粉末，即可得到建筑石膏粉。

按质量比35：100，将水与本发明所得的建筑石膏粉混合均匀制得浆体，将基层表面的浮灰、污渍清除干净后使用涂覆工具将浆体涂覆于基层表面，控制涂覆厚度为7mm，固化20min后再涂覆一次，控制涂覆厚度为13mm，待涂覆完成后，固化22h后自然养护5天即可，经检测，本发明所得的建筑石膏粉凝结时间为25min，5h的抗压强度为17.9mpa，同时保温性能良好，硬化后的孔隙率为68%，没有对环境造成污染。

实例3

称取900g磷石膏加入粉碎机中粉碎后过160目筛，得磷石膏粉末，按质量比1:4将磷石膏粉末加入到水中，以1100r/min转速机械搅拌混8min后得磷石膏浆料；向磷石膏浆料中依次加入磷石膏浆料质量4%绿泥石、磷石膏浆料质量4%瓜尔胶和磷石膏浆料质量2%密胺树脂，搅拌混合12min后得磷石膏浆料混合物，放置蒸压釜中，在140℃和0.5mpa的条件下静置4h，静置后放入烘箱中，在145℃温度下干燥至磷石膏浆料混合物含水量13%，干燥后得石膏混合物；将石膏混合物均分成3份，并分别平铺于3个玻璃烧杯中，在干燥物上方洒上质量分数5%硫酸钠溶液，喷洒量为干燥物质量8%，喷洒后将三个玻璃烧杯置于鼓风干燥箱中，在135℃温度下放置3h，放置结束取出，向玻璃烧杯中加入干燥物质量4%硅酸铝纤维，搅拌混合25min后出料得混合物料；将混合物料装入三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入混合物料质量45%饱和石灰水，搅拌4min后将三口烧瓶放入油浴锅中并升高温度至190℃，升温后向三口烧瓶中通入混合气体，通入速率为20ml/min，通入1.5h后停止通入混合气体，随后通入纯氧气使物料冷却至室温，出料得反应物；将反应物放入烘箱中，在90℃温度下干燥9h，干燥后得干燥物，将干燥物加入马弗炉中，以3℃/min升温至350℃，保温煅烧1.5h，煅烧后冷却至室温，得煅烧物后加入气流粉碎机中粉碎，过510目筛后收集粉末，即可得到建筑石膏粉。

按质量比31：100，将水与本发明所得的建筑石膏粉混合均匀制得浆体，将基层表面的浮灰、污渍清除干净后使用涂覆工具将浆体涂覆于基层表面，控制涂覆厚度为6mm，固化18min后再涂覆一次，控制涂覆厚度为11mm，待涂覆完成后，固化21h后自然养护4天即可，经检测，本发明所得的建筑石膏粉凝结时间为20min，4h的抗压强度为15.4mpa，同时保温性能良好，硬化后的孔隙率为63%，没有对环境造成污染。