一种低温陶瓷改性工业副产石膏生产建材方法
【专利摘要】本发明涉及一种用低温陶瓷改性工业副产石膏生产建材的方法，属建筑材料技术领域。各组分按质量比配合为胶凝材料∶副产石膏∶填料∶活化剂∶助剂∶减水剂∶聚合物乳液∶溶剂＝100∶300～900∶50～500∶80～150∶12～30∶1.0～10∶0～50∶50-500；上述原料分别经胶凝材料粉体制备、废石膏处理、填料破碎筛分、聚合物乳液和溶剂混合等原料处理后，再经半成品原料的混合、成型、养护工序制成以无机废渣胶凝材料水化产生的低温陶瓷矿物为基体相、废渣颗粒和废石膏及其水化产物为分散相的建筑材料。其力学性能好，废弃物的综合利用率高，衍生制品多，性能稳定。
【专利说明】
一种低温陶瓷改性工业副产石膏生产建材方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种低温陶瓷改性工业副产石膏生产建材方法，属建筑材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]所谓工业副产石膏是化工、冶金、能源、食品等行业生产过程排放的以二水硫酸钙为主要成分的副产品，如燃煤电厂副产的烟气脱硫石膏、磷石膏、钛石膏、氟石膏、柠檬酸石膏、湿法锰渣和铅锌渣等。这些工业副产石膏一方面产量大，占用土地，更为主要的是其中还含有对人体和环境有害的物质如游离酸和重金属离子，其安全处理和资源化利用已经成为相关行业亟待解决的重大环境问题。基于工业副产石膏和天然石膏组成和性质的不同，人们采用了很多技术方法对废石膏进行处理，希冀在建材行业能代替天然石膏利用，产品涉及到水泥缓凝剂、建筑石膏粉、墙体砖、空心条板和纸面石膏板，在这些技术中，所涉及废石膏处理关键技术有两方面:
[0003]—是废石膏首先经水洗、干燥、煅烧脱水得到半水石膏，然后以半水石膏为基础原料衍生后续产品，比较有代表性专利文献有CN200610042205.1，CN200610100929.7，CN200610070220.7，CN200710092850.9，CN03108111.8，CN200610043618.1，CN02138799.0，CN02138088.0、CN20071006619L I, CN02110236.8，CN200710024752.1，CN200610050960.4。这些技术有些已经实现了工业化生产，如:鲁西化工集团宁夏化肥公司采用“闪烧法磷石膏生产建筑石膏粉”技术建成了国内第一条年产20万吨磷石膏建材制品生产线；澳大利亚RBS速成建筑有限公司开发成功了石膏焙烧技术和设备及用煅烧石膏生产空心大板成套技术、设备；辽宁东大粉体公司开发成功了 “用磷石膏生产建筑用半水石膏”技术。
[0004]二是针对上述技术中的废石膏一般都要采用水洗、干燥、煅烧脱水方法存在能耗高、用水量大、还有造成新的环境污染的问题，添加化学助剂和其它工业废渣对废石膏进行改性，然后衍生制造建筑材料，采用这一技术方案的代表性专利文献有:CN200510126627.2， CN97107330.9， CN200510032313.6， CN200510020444.2，CN200510040512.1，CN00109901.9，CN200710075766.6，CN200710053782.5。代表性论文有:低温陶瓷化磷石膏基复合胶凝材料研究(昆明理工大学学报，阳超琴，夏举佩，张召述.2007.8，vol.32(4):P66_68)，磷石膏基复合胶凝材料的制备(云南化工.夏举佩，阳超琴，苏毅.2005.2，vol.32(1):P21_23)。从上述文献可以看出，废石膏不用水洗、干燥、煅烧等工艺，而通过添加特定比例的石灰、水泥、熟石膏以及未经活化但具有潜在活性的工业废渣如矿渣、粉煤灰等生产免烧砖已成为公知技术；为了改善产品性能，在配料中添加碱及碱土金属的硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、氯盐和有机防水剂已成为公知技术；为了改善制品的成型性和赋予产品特殊性能，在配料中添加砂石、膨胀珍珠岩、某些废渣颗粒同样为公知技术。
[0005]工业废渣制备低温陶瓷复合材料已有所报道:如中国专利文献公开的200610010688.7,200510010946.7,200710137584.7,03135919.1，200810058211.5 等。上述低温陶瓷复合材料的共同之处在于:复合材料的基体相是用工业废渣为主要原料经过粉磨后在以碱为主体的活化剂或改性剂配合下，通过蒸汽加热，使废渣粉体原来的硅酸盐结构解离，并重组聚合成新的硅酸盐矿物，不同处在于:复合材料的增强相或分散相分别是植物剩余物、废塑料、原状工业废渣、高分子材料和气孔。这些专利文献中所涉及到的作为低温陶瓷胶凝材料主原料的工业废渣为黄磷渣、金属冶炼渣、化工废石膏制酸渣、粉煤灰、煅烧尾矿、煅烧煤矸石、煅烧赤泥，而不涉及未经处理的工业废石膏；这些专利文献所涉及到的作为低温陶瓷复合材料的分散相工业废渣为城市垃圾焚化渣、污泥焚化渣、燃煤炉渣、黄磷渣、金属冶炼渣、冶金和铸造废砂、废混凝土、废石，也不涉及未经处理的工业废石膏。
[0006]综合已有的文献，不难看出，用工业废渣为主要原料制备的低温陶瓷胶凝材料来固化处理废石膏进而实现废石膏的建材利用尚未见文献报道。
【发明内容】
[0007]本发明地目的是提供一种低温陶瓷改性工业副产石膏生产建材方法，既避免了公知技术中工业副产石膏需要水洗、干燥、煅烧的繁杂工艺，也解决了公知技术生产的石膏制品强度低、不耐水、稳定性差的问题。在充分利用固体废渣的同时，为建筑行业提供了多品种建材制品，在资源节约和环境保护方面具有积极意义。
[0008]本发明按以下步骤完成
[0009]原料和配方
[0010]I)原料:第一类为低温陶瓷胶凝材料原料，包括黄磷渣、金属冶炼渣、化工废石膏制酸渣、粉煤灰、煅烧尾矿、煅烧煤矸石和煅烧赤泥中的三种或以上，第二类为工业副产石膏，包括烟气脱硫石膏、磷石膏、钛石膏、氟石膏、柠檬酸石膏、湿法锰渣和铅锌渣中的一种或几种，第三类为填充材料，包括城市垃圾焚化渣、污泥焚化渣、燃煤炉渣、粉煤灰、黄磷渣、金属冶炼渣、冶金和铸造废砂、废混凝土和废石、植物剩余物、废塑料中的两种或几种；
[0011]2)添加剂:包括活化剂、助剂、减水剂和聚合物乳液
[0012]活化剂包括石灰、水泥、电石渣的一种或几种；助剂包括固体水玻璃、硫酸铝、氯化铁、硫酸铝钾、硫酸亚铁的两种或几种；减水剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、萘磺酸盐、腐植酸钠的两种或几种；聚合物乳液包括聚醋酸乙烯乳液、硅丙乳液、石蜡乳液、聚乙烯醇、苯丙乳液、丙烯酸酯乳液中的一种或几种。
[0013]溶剂为自来水、工业副产石膏洗涤废水、造纸废水中的一种。
[0014]3)配方(按质量比计，以胶凝材料为基础)
[0015]胶凝材料原料100份，工业副产石膏300-900份，填充材料50-500，活化剂80?150份，助剂12?30份，减水剂1.0?10.0份，聚合物乳液O?50份，溶剂50-500份。
[0016]2、本发明上述配方的生产方法按以下步骤完成
[0017](I)原料处理:将胶凝材料原料干燥至水分含量为8被％后，与活化剂、助剂、减水剂分别计量后粉磨成粒度为小于0.08mm占90%以上的粉体；工业副产石膏碾压、破碎、筛分处理成为粒度小于5mm占90%以上的颗粒；填充材料破碎、筛分处理成为粒度0.6_5mm占90%以上的混合颗粒。
[0018](2)、聚合物乳液水溶液制备:聚合物乳液与溶剂经计量后共同溶解成为水溶液。
[0019](3)混合料制备:分别计量胶凝材料混合粉体、工业副产石膏，先搅拌混合，自然堆放3-24小时，再与填充材料和水溶液混合搅拌，搅拌时间为3?5min，送往成型；
[0020](4)成型:成型方式为压制成型、滚制成球、挤出成型、振动成型或浇注成型；
[0021](5)养护:成型体静养6?24h，然后在自然养护28天成为产品，或者在低于90°C的蒸汽室中养护16小时成为产品。
[0022]本技术与现有技术相比所具有如下优点:
[0023](I)本发明属建筑材料范畴，工业副产石膏不用水洗、干燥和煅烧，故节能环保，主辅原料主要为工业废渣，成型方法多样，可以衍生出众多的建筑材料制品，养护条件温和，制品性能好。
[0024](2)本发明废物利用效率高、能耗低、投资省、无环境污染。
【附图说明】
[0025]图1是本发明的工艺流程。
【具体实施方式】
[0026]实施例1:
[0027](I)配方组成(物质计量单位均为质量份):
[0028]胶凝材料原料为黄磷渣50份，粉煤灰20份，高炉渣30份；工业副产石膏中的磷石膏150份，脱硫石膏150份；填充材料为黄磷渣25份，粉煤灰25份；活化剂为水泥10份，石灰10份，电石渣60份；助剂固体水玻璃2份、硫酸铝3份、氯化铁2份、硫酸铝钾4份、硫酸亚铁I份；减水剂为木质素磺酸钙0.3份、木质素磺酸钠0.3份、萘磺酸盐0.3份、腐植酸钠
0.1份；磷石膏洗涤废水150份。
[0029](2)工艺:按配方计量的胶凝材料原料与活化剂，助剂，减水剂共混粉磨成粒度小于0.08mm占91%的粉体；磷石膏和脱硫石膏首先计量混合、轮碾、破碎成粒度小于5mm占96% ;填充料磷渣和粉煤灰计量后混合均匀，其粒度为0.6-5mm占93% ;
[0030]把计量好的胶凝材料、活化剂、助剂、减水剂混合粉体与废石膏混合、自然堆放3小时，再与磷渣和粉煤灰组成的填充材料混合、最后加入磷石膏洗涤废水水溶液混合搅拌，搅拌时间为3min ;把上述半干性混合物料加入8孔压砖机，在20MPa下成型，静养6小时后堆码，再自然养护28天，测试砖的抗压强度为15.3MPa，抗折强度为3.7MPa，软化系数0.87。
[0031]实施例2:
[0032](I)配方(物质计量单位均为质量份)
[0033]胶凝材料为高炉渣20份，粉煤灰20份，煅烧赤泥40份，煅烧氧化铝尾矿20份；工业副产石膏中的磷石膏150份，脱硫石膏250份，钛石膏150份，柠檬酸石膏100份，氟石膏100份，湿法锰渣50份，铅锌渣100份；填料原料为三级粉煤灰250份，建筑废混凝土 250份；活化剂为石灰30份，电石渣85份；助剂为硫酸铝I份、氯化铁10份、硫酸亚铁10份；减水剂为木质素磺酸钙5份、木质素磺酸钠5份；造纸废水500份。
[0034](2)工艺:按配方计量的胶凝材料原料与活化剂，助剂，减水剂共混粉磨成粒度小于0.08mm占92%的粉体；工业副产石膏首先计量混合、轮碾、破碎成粒度小于5mm占93%;填充料计量后混合均匀，其粒度分布为0.6-5mm占91% ;
[0035]把胶凝材料、活化剂、助剂、减水剂混合粉体与废石膏混合、自然堆放24小时，再与填充材料混合、最后加入造纸废水水溶液混合搅拌，搅拌时间为5min ;把上述混合物料成球盘中滚制成型，自然养护28天，成为水泥缓凝剂，掺量5%，能完全替代天然石膏。
[0036]实施例3:
[0037](I)配方组成(物质计量单位均为质量份):
[0038]胶凝材料为热法锰渣30份，磷石膏制酸渣30份，煅烧煤矸石20份，钢渣20份；工业副产石膏为磷石膏600份，填料为城市垃圾焚化渣50份，污泥焚化渣50份，铜渣100份，废混凝土 50份，废砖50份，甘蔗渣200 ;活化剂为水泥30份，石灰90份，电石渣30份；助剂固体水玻璃2份、硫酸铝8份、氯化铁10份、硫酸铝钾4份、硫酸亚铁6份；减水剂为木质素磺酸钙2.0份、木质素磺酸钠2.0份、萘磺酸盐1.0份、腐植酸钠0.1份；聚醋酸乙烯乳液
5.0份、硅丙乳液10.0份、石蜡乳液0.5份、聚乙烯醇2.0份、苯丙乳液2.5份、丙烯酸酯乳液30份；磷石膏洗涤废水100份。
[0039](2)工艺:按配方计量的胶凝材料原料与活化剂、助剂、减水剂共混粉磨成粒度小于0.08mm占93%的粉体；磷石膏首先计量、轮碾、破碎成粒度小于5mm占92%以上的颗粒；填充料经破碎、筛分、计量后混合均匀，其粒度分布为0.6-5mm占90% ;
[0040]把计量好的胶凝材料、活化剂、助剂、减水剂混合粉体与磷石膏混合、自然堆放13小时，再与填充材料混合、最后加入聚合物乳液与磷石膏洗涤废水组成的水溶液混合搅拌，搅拌时间为5min ;把上述混合物料加入挤压成型机中中空挤出成型，自然养护24小时后，送入温度为85°C的饱和蒸汽中养护16小时成为产品，该产品的型式为空心条板，抗压强度为 5.7MPa。
[0041]实施例4
[0042](I)配方组成(物质计量单位均为质量份):胶凝材料为磷渣90份，煅烧尾矿5份、煅烧煤矸石5份；脱硫石膏600份；填料为造气炉渣350份，废聚丙烯塑料10份；活化剂为生石灰10份，电石渣80份；助剂为硫酸铝30份；减水剂为木质素磺酸钙5.0份；自来水50份。
[0043](2)工艺:按配方计量的胶凝材料原料与活化剂、助剂、减水剂共混粉磨成粒度小于0.08mm占97%的粉体；脱硫石膏首先计量、轮碾、破碎成粒度小于5mm占98%以上的颗粒；填充料经破碎、筛分、计量后混合均匀，其粒度分布为0.6-5mm占91% ;
[0044]把计量好的胶凝材料、活化剂、助剂、减水剂混合粉体与磷石膏混合、自然堆放3小时，再与填充材料混合、最后加入自来水水溶液混合搅拌，搅拌时间为5min ;把上述混合物料加入砌块成型机中成型，自然养护6小时后，送入温度为85°C的饱和蒸汽中养护16小时成为产品，产品结构为空心砌块，抗压强度为6.8MPa。
【主权项】
1.一种低温陶瓷改性工业副产石膏生产建材方法，其特征在于: 各组分按质量比配合为胶凝材料原料:工业副产石膏:填料材料:活化剂:助剂:减水剂:聚合物乳液:溶剂=100: 300?900: 50?500: 80?150: 12?30: 1.0?10: O ?50: 50-500 ； 所述胶凝材料原料包括黄磷渣、金属冶炼渣、化工废石膏制酸渣、粉煤灰、煅烧尾矿、煅烧煤矸石和煅烧赤泥中的三种或以上，工业副产石膏包括烟气脱硫石膏、磷石膏、钛石膏、氟石膏、柠檬酸石膏、湿法锰渣和铅锌渣中的一种或几种，填充材料包括城市垃圾焚化渣、污泥焚化渣、燃煤炉渣、粉煤灰、黄磷渣、金属冶炼渣、冶金和铸造废砂、废混凝土和废石、植物剩余物和废塑料中的两种或几种；所述添加剂包括活化剂、助剂、减水剂和聚合物乳液； 活化剂包括石灰、水泥、电石渣中的一种或几种，助剂包括固体水玻璃、硫酸铝、氯化铁、硫酸铝钾和硫酸亚铁中的两种或几种，减水剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、萘磺酸盐和腐植酸钠中的两种或几种，聚合物乳液包括聚醋酸乙烯乳液、硅丙乳液、石蜡乳液、聚乙烯醇、苯丙乳液和丙烯酸酯乳液中的一种或几种；溶剂为自来水、工业副产石膏洗涤废水和造纸废水中的一种。2.—种低温陶瓷改性工业副产石膏生产建材方法，其特征在于:按权利要求1所述的低温陶瓷改性工业副产石膏制建材的生产方法按以下步骤完成， 1)原料处理:将胶凝材料原料干燥后、与活化剂、助剂、减水剂分别计量后粉磨成粒度为小于0.08mm占90%以上的粉体，工业副产石膏碾破碎为粒度小于5mm占90%以上的颗粒，填充材料破碎为粒度0.6-5mm占90%以上的混合颗粒，聚合物乳液与溶剂经计量后共同溶解成为水溶液； 2)粉体的混合:分别计量胶凝材料粉体、处理过的工业副产石膏，先搅拌混合，自然堆放3-24小时，再加入填充材料和聚合物水溶液混合搅拌3?5min得混合粉料； 3)成型:混合物料使用压制成型、挤出成型、振动成型、浇注成型或滚制成球得成型体； 4)养护:成型体静养6?24h，然后在自然养护28天成为产品，或者在低于90°C的蒸汽室中养护16小时成为产品。
【文档编号】C04B28/14GK106064921SQ201410591332
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2014年10月19日 公开号201410591332.1, CN 106064921 A, CN 106064921A, CN 201410591332, CN-A-106064921, CN106064921 A, CN106064921A, CN201410591332, CN201410591332.1
【发明人】韩世力, 吴川
【申请人】重庆圣石牛建材有限公司