专利名称：以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法
技术领域：
本发明涉及一种以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，属资源综合利用及新型建材技术领域。
背景技术：
磷石膏是高浓度磷肥生产过程产生的固体废弃物，据不完全统计，目前国内堆存的磷石膏渣达到1亿多吨，每年还要新产生3000万吨的磷石膏渣，除去综合利用的约10%， 其余仍以堆放处理为主。随着高浓度磷复肥产量的增加，原料磷矿品位的降低，磷石膏渣的产生量将越来越大，预计到2012年全国磷石膏渣的产生量将达到5500万吨。其所产生的环境污染、占用土地的压力越来越大，必将严重制约磷肥企业的可持续发展。综合国内外在磷石膏综合利用方面的经验，墙体材料是磷石膏利用的有效途径。 这是因为建筑材料的市场容量大，可以大量消化磷石膏，能减轻磷肥企业的环境压力；二是目前国家大力推广新型墙体材料，“限粘禁实”墙改政策已经全面推广。磷石膏的治理和利用问题是一个世界性的难题，中国作为世界上第一大磷石膏副产国，磷石膏的治理问题尤为迫切。近年来，我国磷肥企业在磷石膏综合利用方面进行了积极的探索，积累了一些经验，取得了一些成绩。其中较有代表性的技术有磷石膏联产硫酸和水泥；磷石膏生产建筑石膏粉；磷石膏生产建筑砌块和水泥缓凝剂；磷石膏、氯化钾通过复分解反应生产硫酸钾；磷石膏联产硫铵和碳酸钙；磷石膏用于筑路；磷石膏用作土壤改良剂。这些方法推动了我国磷石膏资源化的技术进步，但尚不能满足磷石膏数量巨大、 亟待处理的迫切需要。因此，把磷石膏制成新型建筑材料，既能解决磷石膏的综合利用问题，减轻磷复肥企业的环境压力，又能为建筑业提供新的建材品种，对于实施循环经济和节能减排战略目标的实现具有重要意义。公开号为CN101269944的发明公开了一种磷石膏承重多孔砖及制作方法，按重量计，它由下述材料制备而成二水磷石膏10 40份、半水磷石膏10 40份、炉渣5 25 份、粉煤灰5 20份、生石灰2 20份、水泥5 20份。发明研制的磷石膏承重多孔砖， 产品质量符合国家标准，磷石膏利用率达到60 80%，发明采用给料机定量配料抓强制式搅拌机混合原料抓轮碾机碾练抓高压力静压压砖机成型抓常温常压养护的生产工艺，完全可以采用工业化的手段来实现和实施本发明，发明的生产工艺过程简洁流畅，采用的主要生产装备国家已经有定型产品，辅助生产原料容易获取，并且价格低廉。公开号为CN1389421的发明公开了一种改质磷石膏砖及作水泥缓凝剂的应用。 本改质磷石膏砖含80 95衬％磷石膏，2 15衬％增强剂，3 10wt%改质剂组分，各组分量之和IOOwt^的混合物，经成型、自然干燥制成，该改质磷石膏砖含水量< 10wt%，SO3 > 35wt%, pH > 7，P2O5 < 0. lwt%。本改质磷石膏砖便于存储。运输，可代替天然二水石膏或硬石膏作为水泥生产的缓凝剂。其使用性能完全达到水泥生产的要求，可降低水泥生产成本，并提高水泥性能。
公开号为CN1448357的发明公开了一种用磷石膏废渣生产优质墙面材料的方法， 配料重量百分组成为工业磷石膏去水后的可溶活性无水石膏70 75%、生石灰15 20%,添加剂8 12%，添加剂为硅灰石和铝矾土的煅烧料。将三种原料同时混合后研磨粉碎制成产品。用工业磷石膏生产的墙面材料，成本低，强度高，性能好；初凝、终凝时间适宜；施工期短，与各种基层均具有较强的粘结力，施工受季节温度的变化影响小；硬化后体积稳定，不易产生裂纹、空鼓、脱落的弊病，避免后期泛碱现象；并且形成的墙面表面光洁、 细腻，经久耐用。利用工业废渣，处理了工业污染源，变废为宝，具有良好的社会效益、经济效益及环保效益，具有广泛的推广应用前景。公开号为CN1433989的发明公开了一种高强度磷石膏建筑砌块及其制备方法。砌块的原料组分主要是磷肥生产中的废料磷石膏，其他原料组分包括非激活复合剂、激活复合剂、促进剂以及水。砌块制备方法的主要工艺环节有，原料初步混合、消化反应、主混合、 压制成型、蒸汽养护、静置晾干等。用本发明制得的建筑砌块，抗压强度高，容重低，生产成本低。本发明推广实施，既可解决磷肥生产中的废料磷石膏堆放占地与污染问题，也解决了传统建筑用砖生产破坏耕地与污染大气环境问题，具有很好的经济效益与社会效益。公开号为CN101614051的发明公开了一种耐水石膏空心砌块，它是以化学石膏、 水硬性胶凝材料、激发剂和LY胶凝剂为主要原料，通过配料、成型和养护工艺生产的石膏砌块。所述化学石膏是磷石膏、脱硫石膏、氟石膏中的一种工业石膏；所述水硬性胶凝材料是黄磷炉渣、高炉矿渣、粉煤灰中的一种工业废渣；所述激发剂是石灰、丙烯高分子聚合物或无机矿物凹凸棒土粘结剂。该方法设备简单，成本低，适用于副产工业石膏的企业。公开号为CN102180700A的发明公开了一种磷石膏轻质隔墙板及砌块及其制造方法，其特征在于，该磷磷石膏轻质隔墙板及砌块主要由以下重量百分比的原料组成， 其中含有磷石膏10-50%、氧化镁10-50%、氯化镁5-20%、水10_50%、填料10_50%、发泡剂 0. 1-3%、短纤维增强材料0-5%所组成。磷石膏泡沫砌块或泡沫墙板质轻、隔音保温效果好， 是理想的节能环保建筑材料，具有非常广泛的应用前景。公开号为CN101845866A的发明公开了一种加气混凝土砌块，由以下重量份的原料制成粉煤灰45 55份、锅炉炉渣20 30份、磷石膏3 6份、生石灰17 19份、水泥1 3份和铝粉0. 07 0. 085份。一种加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤(1) 将原料锅炉炉渣和磷石膏充分混合后，加水研磨制备成混合浆，将粉煤灰加水制备成粉煤灰浆，将所述混合浆与所述粉煤灰浆，以及生石灰、水泥和铝粉充分混合均勻制备成混合物料；(2)将步骤(1)得到的混合物料浇注成型，并在30 35°C预养1.5 2. 5小时后，切割成砌块坯；( 将所述砌块坯经蒸压养护后得到加气混凝土砌块。公开号为CN19664M的发明公开了一种蒸压粉煤灰300容重耐火保温加气混凝土砌块及其制造方法，其特点是原料的重量份包含有水泥、石灰、石膏、粉煤灰、硅藻土、发气剂、稳泡剂和调节剂。用本发明生产出的粉煤灰300容重耐火保温加气混凝土砌块，容重轻，抗震性能好，保温隔热性能好，不怕水泡，不怕火烧，价格低，能够做高层建筑外墙墙料及层保温，也可作为工业上需要保温的地方使用。本发明能很好地利用粉煤灰，做到废物利用，节省能源，是一种理想的粉煤灰300容重耐火保温加气混凝土砌块及其制造方法。公开号为CN102093011A的发明公开了一种利用大宗工业废渣制备的免烧砌块砖，其特征在于，该砌块砖的原料按重量或体积份数配比为尾矿、镁渣、碱渣、石粉、煤渣、粉煤灰、煤矸石、页岩渣、硫酸渣中至少一种或一种以上10-80，碎石、荒废砂、建筑垃圾、焚烧垃圾、钢渣、矿渣、铜渣、铁含金渣、磷石膏、磷渣、电石渣中至少一种或一种以上0-80，活性胶凝材料0-50，水泥熟料0-30，水泥2-15及适量的水，经制配混合搅拌l-6min，加适量水搅拌l-6min，入模机制成型、自然养护7- 天，制得低成本高强度各种免烧免蒸标准砖、多孔砖、空心砌块、铺地砖、路沿砖、围墙栏杆。本发明原料可选性强，工艺简便，环保利废，具有广阔的开发应用前景。综上所述，磷石膏用于墙体材料制备中主要是集中在实心或空心砌块及水泥缓凝剂方面；加气砌块的生产方法中不用磷石膏或取用少量作改进砌块理化性能的添加剂。以磷石膏作为主要原料用于加气砌块的生产方法还未见报道。
发明内容
本发明目的在于提供了一种以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法。本发明本生产方法由原料计量、粉磨、成浆、发泡、静置养护、切割、蒸汽养护等工序组成，以磷石膏为主要原料，以工业废渣为活材料、石灰或电石渣和硫酸钠和氯化钠混合物作矿物激发剂，铝粉或铝膏为发泡剂，在助剂的协同作用下，生产理化指标符合国家非承重墙砌块的质量要求，开发一种磷石膏用量大、节能环保的新型建筑材料，缓解磷石膏堆存处理带来的环境污染问题，同时为“禁粘”工作的顺利实施提供更多的替代产品。本发明是按如下方案实现本发明目的将磷石膏、工业废渣、矿物激发剂主成分、 铝粉或铝膏按一定比例加入转速可调的搅拌机内加水搅拌，先慢搅(60转/min) 3min后快搅(180转/min) 2min，再加入矿物激发剂附加组分和助剂快速搅拌(180转/min) 3min后完成制浆并倒入模具内，发泡30 40min，然后在50 55°C条件下静停养护4h后脱模、切割、常压蒸汽养护16 Mh即得加气砌块。本发明中所述磷石膏、工业废渣、矿物激发剂主成分为加气砌块制备的主物料，磷石膏工业废渣矿物激发剂主成分按质量比为60 70 25 30 :5 12混合，水与主物料的质量比为1 :0. 85 1，铝粉或铝膏用量为主物料质量的0. 04 0. 06% (质量百分比， 下同)，助剂用量为主物料质量的0. 3 0. 5%。磷石膏为高浓度磷肥企业采用湿法生产磷酸过程中的固体废弃物，不需任何处理直接使用。本发明中所述矿物激发剂主成分为熟石灰或电石渣，附加组分为硫酸钠和氯化钠，硫酸钠和氯化钠占总激发剂质量的0. 4 1. 2%，硫酸钠与氯化钠质量比为1 :0. 5 1。本发明中所述工业废渣是经高温活化的尾矿、高炉水淬渣、粉煤灰中的一种或多种，粉磨后粒度为过180目筛筛余量小于5%。本发明中所述工业废渣中的高温活化尾矿是指经800°C焙烧Ih的铝土矿尾矿或铁尾矿，高温水淬渣是指水淬黄磷炉渣或水淬高炉渣。本发明中采用熟石灰作矿物激发剂主成分时，将工业废渣与破碎的熟石灰混合， 视工业废渣水分含量，直接粉磨或陈化后粉磨，若以电石渣为矿物激发剂主成分时，则只粉磨工业废渣，粉磨料粒度要求为过180目筛，筛余量小于5%。本发明中助剂用于强化发泡、稳泡，由水玻璃、氢氧化钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸钠中的几种混合配制而成，按质量份各组分配比为水玻璃60 70份，氢氧化钠25 30 份，木质素磺酸钙0 10份，木质素磺酸钠0 10份。
本发明中铝粉或铝膏为发泡剂，质量应符合加气砌块使用行业标准。本发明中工艺用水为自来水、回收的中水、含碱废水、冷凝水中一种。本发明方法与现有技术相比具有如下优点
1、与磷石膏生产建筑材料相比，本发明所用磷石膏不需经任何处理直接使用，减小了制备半水石膏或无水石膏需进行磷石膏水洗除杂带来的二次污染和高成本问题。2、与磷石膏生产建筑砌块相比，本发明充分激发工业废渣的自身潜在活性及混合物的复盐反应，共同形成加气砌块强度，配料中不用水泥。3、与加气砌块相比，本发明的主要原材料为磷石膏，有利于解决磷石膏堆存处理而带来的环境污染问题。总之，本发明结合我国高浓度磷肥企业磷石膏量大、利用率低的实际情况，充分利用了各种物料的组成结构和化学特性，形成了以钙钒石、水化硅酸钙等为主体的矿物结构， 其产品性能符合建筑用加气砌块要求。加气砌块主要原材料为磷石膏，使用量大，有利于解决磷石膏堆存处理而带来的环境污染问题，为磷石膏的资源化利用开辟了一条新的利用途径；且本方法具有物理性能稳定、保温性好、磷石膏利用率高、工艺简单、成本低廉、节约天然资源等优点，产品可广泛用于城市高层建筑作非承重隔断、工业设备低温保温和冷冻仓库的隔热砌块使用。
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。实施例1 本以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，具体内容如下 1、本方法中原料组成如下
(1)主物料磷石膏21kg，高炉渣7.5kg，熟石灰1. 5kg ；
(2)工艺用水为纸厂含碱废水，水与主物料的质量比为1:0.85;
(3)矿物激发剂附加组分硫酸钠和氯化钠为熟石灰质量的1.2%，硫酸钠与氧化钠质量比为1 :1 ；
(4)辅助原料铝粉为主物料的0.05% ；助剂为主物料的0. 5%，其中水玻璃为70份，氢氧化钠为25份，木质素磺酸钠为5份。2、本发明具体操作如下
将高炉渣7. 5kg和熟石灰1. 5kg混合陈化后置于球磨机内粉磨成粒度为过180目筛筛余量小于5%的混合粉体，将磷石膏、高炉渣和熟石灰混合粉体、水及铝粉加入转速可调的 50L搅拌器内，先慢搅(60转/min)3min后快搅(180转/mir02min，再加入硫酸钠和氯化钠的水溶液和助剂，快速搅拌(180转/min) 3min后倒入300mmX400mmX600mm的模具内，发泡30min，在50°C下静停养护4小时后脱模，用Φ1. 2mm的钢丝切割成100X100X100的立方体，最后用常压蒸汽养护16小时，即得到加气砌块。
对加气砌块进行性能检测，检测结果如下抗压强度3. 85Mpa，容重0. 72g/m3，收缩值0. 67mm/m,重量损失4. 4%，抗冻性强度损失18. 0%。实施例2 本以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，具体内容如下 1、本方法中原料组成如下
(1)主物料磷石膏18kg，黄磷炉渣6kg，活化铁尾矿2.4kg，电石渣(干基)3. 6kg ；
(2)工艺用水为回收的中水，水与主物料的质量比为l:0.95(m/m)；
(3)矿物激发剂附加组分硫酸钠和氧化钠为电石渣质量的0.5%，硫酸钠与氧化钠质量比为1 0. 5 ；
(4)辅助原料铝粉为主物原料的0.04% ；助剂为主物原料的0. 3%，其中水玻璃70份， 氢氧化钠25份，木质素磺酸钙5份。2、本发明具体操作如下
按配方称取烘干黄磷炉渣和经800°C活化Ih的活化铁尾矿，混合后置于球磨机内粉磨成粒度为过180目筛筛余量小于5%的粉体，按比例称取磷石膏、电石渣、粉体、水及铝粉加入转速可调的50L搅拌器内，先慢搅(60转/min)3min后快搅(180转/mir02min，再加入硫酸钠和氯化钠的水溶液和助剂，快速搅拌(180转/min)3min后倒入300X400X600的模具内，发泡30min，然后55°C静停养护4小时后脱模，用Φ 1. 2mm的钢丝切割成100 X 100 X 100 的立方体，最后用常压蒸汽养护20小时，即得到加气砌块。对加气砌块进行性能检测，检测结果如下抗压强度3. 27Mpa，容重0. 70g/m3，收缩值0. 74mm/m，重量损失4. 8%，抗冻性强度损失21. 6%。实施例3 本以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，具体内容如下 1、本方法中原料组成如下
(1)主物料磷石膏19.5kg，黄磷炉渣4. 5kg，粉煤灰4. Okg,熟石灰2. Okg ；
(2)工艺用水为冷凝水，水与主物料的质量比为1:0.9 ；
(3)矿物激发剂附加组分硫酸钠和氧化钠为熟石灰的0.4%，硫酸钠与氧化钠比为1
0. 8 ；
(4)辅助原料铝粉为主物原料的0.05% ；助剂为主物原料的0. 4%，其中水玻璃60份， 氢氧化钠25份，木质素磺酸钙10份，木质素磺酸钠5份。2、本发明具体操作如下
将黄磷炉渣4. 5kg,粉煤灰4. Okg和熟石灰2. Okg混合陈化后置于球磨机内粉磨成粒度为过180目筛筛余量小于5%的混合粉体，将磷石膏、混合粉体、水及铝粉加入转速可调的50L搅拌器内，先慢搅(60转/min) ^iin后快搅(180转/min) 2min，再加入硫酸钠和氯化钠的水溶液和助剂，快速搅拌(180转/min) 3min后倒入300 X 400 X 600的模具内，发泡 40min，在53°C下静停养护4小时后脱模，用Φ1. 2mm的钢丝切割成100X100X100的立方体，最后用常压蒸汽养护18小时，即得到加气砌块。对加气砌块进行性能检测，检测结果如下抗压强度3. 17Mpa，容重0. 66g/m3，收缩值0. 53mm/m，重量损失4. 2%，抗冻性强度损失19. 7%0实施例4 本以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，具体内容如下 1、本方法中原料组成如下
(1)主体物料磷石膏19. 5kg，活化铝土矿选尾矿7. 5kg，熟石灰3. Okg ；(2)工艺用水为自来水，水与主物料质量比1:1 ；
(3)矿物激发剂附加组分硫酸钠和氧化钠为熟石灰质量的1.0%，硫酸钠与氧化钠质量比为1 :0.6 ；
(4)辅助原料铝膏为主物料的0.06% ；助剂为主物料的0. 4%，其中水玻璃70份，氢氧化钠30份。2、本发明具体操作如下
按配方称取铝土矿选尾矿和熟石灰混合陈化后置于球磨机内粉磨成粒度为过180目筛筛余量小于5%的混合粉体，按比例称取磷石膏、混合粉体、水及铝膏加入转速可调的50L 搅拌器内，先慢搅(60转/min) 3min后快搅(180转/min) 2min，再加入硫酸钠和氯化钠的水溶液和助剂，快速搅拌(180转/min)3min后倒入300X400X600的模具内，发泡35min， 于55°C下静停养护4小时后脱模用Φ 1. 2mm的钢丝切割成100X 100X 100的立方体，最后用常压蒸汽养护M小时，即得到加气砌块。对加气砌块进行性能检测，检测结果如下抗压强度2. 50Mpa,容重0. 47g/m3，收缩值0. 37mm/m，重量损失4. 9%，抗冻性强度损失18. 7%。
权利要求
1.一种以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，其特征在于将磷石膏、工业废渣、矿物激发剂主成分、铝粉或铝膏按一定比例加入转速可调的搅拌机内加水搅拌，先慢搅:3min 后快搅2min，再加入矿物激发剂附加组分和助剂快速搅拌;3min后完成制浆并倒入模具内， 发泡30 40min，然后在50 55°C条件下静停养护4h后脱模、切割、常压蒸汽养护16 24h即得加气砌块。
2.根据权利要求1所述的以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，其特征在于磷石膏、工业废渣、矿物激发剂主成分为加气砌块制备的主物料，磷石膏工业废渣矿物激发剂主成分按质量比为60 70 :25 30 :5 12混合，水与主物料的质量比为1 :0. 85 1， 铝粉或铝膏用量为主物料质量的0. 04 0. 06%，助剂用量为主物料质量的0. 3 0. 5%。
3.根据权利要求1所述的以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，其特征在于矿物激发剂主成分为熟石灰或电石渣，附加组分为硫酸钠和氯化钠，硫酸钠和氯化钠占总激发剂质量的0. 4 1. 2%，硫酸钠与氯化钠质量比为1 :0. 5 1。
4.根据权利要求1或2所述的以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，其特征在于 工业废渣是经高温活化的尾矿、高炉水淬渣、粉煤灰中的一种或多种，粉磨后粒度为过180 目筛筛余量小于5%。
5.根据权利要求4所述的以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，其特征在于工业废渣中的高温活化尾矿是指经800°C焙烧Ih的铝土矿尾矿或铁尾矿，高温水淬渣是指水淬黄磷炉渣或水淬高炉渣。
6.根据权利要求5所述的以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，其特征在于采用熟石灰作主激发剂时，将工业废渣与破碎的熟石灰混合，粉磨或陈化后粉磨。
7.根据权利要求1所述的以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，其特征在于助剂为水玻璃、氢氧化钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸钠中的几种混合配制而成，按质量份各组分配比为水玻璃60 70份，氢氧化钠25 30份，木质素磺酸钙0 10份，木质素磺酸钠0 10份。
8.根据权利要求1所述的以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，其特征在于工艺用水为自来水、回收的中水、含碱废水、冷凝水中一种。
全文摘要
本发明公开了一种以磷石膏为主原料生产加气砌块的方法，将磷石膏、工业废渣、矿物激发剂主成分、铝粉或铝膏按一定比例放入转速可调的搅拌机内加水搅拌，先慢搅3min后快搅2min，再加入矿物激发剂附加组分和助剂快速搅拌3min后完成制浆并倒入模具内，发泡30～40min，然后在50～55℃条件下静停养护4h后脱模、切割、常压蒸汽养护16～24h即得加气砌块。本发明方法与现有技术相比，具有物理性能稳定、保温性好、磷石膏利用率高、工艺简单、成本低廉、节约天然资源等优点，产品可广泛用于城市高层建筑作非承重隔断、工业设备低温保温和冷冻仓库的隔热砌块使用。
文档编号C04B28/14GK102515681SQ20111041082
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者夏举佩, 张召述, 晁静霞, 郑江宁 申请人:昆明理工大学