采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块及其生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种磷石膏基高强轻质砌块及其生产工艺，其原料组分按重量百分数计为：α高强石膏的干基：50～70%；水泥：3～10%；粉煤灰：10～20%；玻化微珠：10～20%；引气剂：0.1～0.4%。将原料混匀，按照水料比：0.4～0.6的比例混合，搅拌制浆，成型即制得一种磷石膏基高强轻质砌块，本发明的优点是：本发明所制得的磷石膏基高强轻质砌块经过检测，实现实心砌块的表观密度不高于1000kg/m3，强度等级达到MU10以上，软化系数不低于0.6，固体废弃物利用率达70%以上。
【专利说明】采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块及其生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料【技术领域】，具体的是涉及一种采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块及其生产工艺。
【背景技术】
[0002]磷石膏是湿法磷酸生产过程中排出的以二水硫酸钙为主要成分的固体废弃物。通常情况下，生产I吨P2O5就要排放4.5?5.5吨磷石膏。近年来，随着磷化工业的不断发展，我国磷石膏的排放量日益增加，2009年我国磷石膏产生量约5000万吨，累计堆存量已超过2亿吨，占用了大量的土地资源。目前，国内磷石膏主要是采用高温热处理脱水生成β半水石膏，由于β半水石膏需水量大，强度低，所以只能用于生产水泥缓凝剂、建筑石膏粉、石膏板、石膏砖等低附加值的产品；而α半水石膏需水量小，强度高，就脱水方式而言，制备α半水石膏方法可以分为蒸压法、水热法以及前两种方法的联合。目前我国主要采用蒸压法，由于蒸压法的溶解再结晶条件不够完善，所生产出α半水石膏的干燥抗压强度为25?50MPa，且要求原料为结晶品位度较高的天然纤维石膏或雪花石膏。常压水热法反应条件温和，对设备要求不高，又节能降耗，还可以对晶形进行有效控制，可制备出强度高且稳定的α半水石膏，所以采用常压水热法，利用磷石膏生产综合性能优越的磷石膏基高强轻质砌块等高附加值的产品是磷石膏资源化利用的重要途径和研究方向，具有广阔的商业前景和社会意义。
[0003]石膏砌块是以建筑石膏粉为主要原料，有时添加少量水泥、矿渣等，将上所述胶凝组分称量后加水搅拌、浇筑成型后经干燥制得。目前，我国已制定的相应产品标准为JC/Τ698—2010《石膏砌块》。石膏砌块的容重较轻，空心砌块容重一般在800kg/m3以下，但强度不高；实心砌块容重一般在1000?1100kg/m3。石膏砌块因为容重较轻，故石膏砌块具有优良的防火性能、良好的保温隔声性能、呼吸功能、质轻等特性，但是存在强度低，耐水性差，遇水易软化，抗渗 透性差等问题。
[0004]我国利用石膏生产石膏砌块方面的专利文献主要有:1)中国专利CN 102432262A公布了一种轻质高强复合基砌块及其生产方法，其工艺为:建筑石膏粉10?80份、娃酸盐水泥10?30份、粉煤灰10?40份、硼砂0.1?1.5份，按重量份计配备原料，每一立方米的容器使用500?1100公斤原料，加水搅拌成浆体，浇筑成型，固化脱模，在50°C?95°C温度下养护10?12小时。该方法生产的实心石膏砌块容重在1100kg/m3左右，强度最大达lOMPa，而本发明所制得的磷石膏基高强轻质砌块经过检测，实现实心砌块的表观密度不高于1000kg/m3，强度等级达到MUlO以上，软化系数不低于0.6。2)中国专利CN 102964105A公布了一种柠檬酸石膏空心砌块及其制备方法，其中主要成分是采用柠檬酸石膏和脱硫石膏经过高温煅烧使其完全脱水得到的β半水石膏为主要原料。高温煅烧对设备要求高，而且会消耗大量的能源；制得的β半水石膏需水量较大，强度低，影响最终石膏砌块的性能，无法达到高强而又轻质的效果。因此，采用常压水热法将磷石膏制备成α型高强石膏粉，用来配制磷石膏基高强轻质砌块的生产工艺具有节能环保的特点，大量利用磷石膏，提x高其附加值，生产出的磷石膏基高强轻质砌块经过检测，实现实心砌块的表观密度不高于1000kg/m3，强度等级达到MUlO以上，软化系数不低于0.6，固体废弃物利用率达70%以上。至今国内尚未见用磷石膏制备高强轻质砌块的专利。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对上述现有工艺而提供一种采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块及其生产工艺，该工艺利废高、成本低，所得产品性能好，实现了节能环保。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块，其原料组分按重量百分数计为:
[0007]α闻强石骨的干基:50-70% ；
[0008]水泥:3-10% ; [0009]粉煤灰:10-20%;
[0010]玻化微珠:10-20%;
[0011]引气剂:0.I -0.4% ;
[0012]所述的α高强石膏是指改性磷石膏经过常压水热法反应之后利用热水洗涤，固液分离得到的α型半水石膏浆体，其含水率控制在使得最终水料比达到0.4-0.6。
[0013]按上述方案，所述的水泥为42.5硅酸盐水泥；所述的粉煤灰为电厂I级粉煤灰。
[0014]按上述方案，所述的玻化微珠堆积密度为138kg.π-3，筒压强度为0.28MPa，导热系数为 0.062W.π-1.-1，Ih 吸水率为 51.3%。
[0015]按上述方案，所述的引气剂为烷基类或者烷基芳烃磺酸类引气剂。
[0016]采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块的生产工艺，包括有以下步骤:按照α高强石膏的干基:50-70% ;水泥:3-10% ;粉煤灰:10-20% ;玻化微珠:10-20% ;引气剂:0.1-0.4%取α高强石膏、水泥、粉煤灰、玻化微珠和引气剂，所述的α高强石膏是指改性磷石膏经过常压水热法反应之后利用热水洗涤，固液分离得到的α型半水石膏浆体，其含水率控制在使得最终水料比达到0.4-0.6;将α高强石膏快速打入搅拌罐，与此同时将其它原料混匀，输送至搅拌罐，搅拌制浆；将所得的搅拌均匀的料浆注入模型，成型脱模，即制得磷石膏基高强轻质砌块。
[0017]按上述方案,所述的搅拌制衆过程控制搅拌时间为30-50s。
[0018]按上述方案，所述的脱模过程是在成型后18-25min。
[0019]上述α高强石膏的具体制备方法是:将原料改性磷石膏、水、媒晶剂A和媒晶剂B投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到80-100°C，然后保温4-24h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体，浆体含水率控制在使得最终水料比达到0.4-0.6的范围内，所述的原料按重量百分数计为改性磷石膏:35-60% ；7jC:28-50% ;媒晶剂A:7-15% ;媒晶剂B:0.01-
0.5%，所述的改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量不大于0.6%、可溶氟含量不大于0.4%和有机物含量不大于0.3%，脱水得到，所述的媒晶剂A为氯化钙，所述的媒晶剂B为柠檬酸钠。
[0020]本发明的相对于现有技术的主要优点是:本发明所制得的磷石膏基高强轻质砌块经过检测，实现实心砌块的表观密度不高于1000kg/m3，强度等级达到MUlO以上，软化系数不低于0.6，固体废弃物利用率达70%以上。与现有石膏砌块相比，本发明生产的磷石膏基砌块不仅强度高，而且容重小；软化系数较高，耐水性能较好；另外该工艺大量利用了工业副产品磷石膏，在常压水热反应这样温和的条件下，通过晶型调控技术制备α高强石膏粉，作为磷石膏基高强轻质砌块基料。晶型为短柱状，所以大大降低了需水量，强度大大提高；掺入硅酸盐水泥不仅增大强度，而且能显著提高砌块软化系数；石膏制品轻质多空、吸水率高，且最终水化产物二水石膏溶解度较大，结构中的结晶接触点热力学稳定性差，在水的作用下很容易发生破坏，使制品强度和硬度大大降低，为改善石膏制品的耐水性，添加了矿物外加剂粉煤灰；玻化微珠是一种质轻、保温隔热性能好、耐老化的无机非金属颗粒材料，表面玻化，封闭光滑，具有良好的憎水性，在砌块中掺入玻化微珠，以降低材料的表观密度，增加其保温性能，效果显著。该生产工艺不仅制备了一种强度高、表观密度小的石膏砌块，而且还大大利用了工业废弃物磷石膏，解决了磷化工产业的一个大难题。
【具体实施方式】
[0021]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0022]实施例1:
[0023]用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块及其生产工艺，其各组份配比如下:
[0024]I)由磷石膏制得α高强石膏:
[0025]改性磷石膏:60% ；7jC:29.8% ;氯化钙:10% ;柠檬酸钠:0.2% ；
[0026]按照以上配比将原料投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到95°C，然后保温5h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经90°C热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体 ；
[0027]2)用α高强石膏浆体制得磷石膏基高强轻质砌块:
[0028]按α高强石膏的干基为51.9%取上述步骤I所得α高强石膏浆体；其余组分含量为水泥:8% ;粉煤灰:20% ;玻化微珠:20% ;引气剂:0.1% ；
[0029]其中，改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量为0.01%、可溶氟含量为0.01%和有机物含量为0.01%，脱水得到的磷石膏。粉煤灰为电厂I级粉煤灰，粒径大小控制在0.08?0.12_之间，引气剂采用十二烷基硫酸钠。按照以上配比，将α高强石膏快速打入搅拌罐，与此同时将其它原料混匀，输送至搅拌罐，搅拌制浆；将搅拌均匀的料浆注入模型，成型脱模，制得一种磷石膏基高强轻质砌块。经过检测，该材料的性能指标:表观密度938kg/m3，强度达到10.2Mp，软化系数
0.67，固体废弃物利用率达73%。
[0030]实施例2:
[0031]用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块及其生产工艺，其各组份配比如下:
[0032]I)由磷石膏制得α高强石膏:
[0033]改性磷石膏:50% ；7jC:39.5% ;氯化钙:10% ;柠檬酸钠:0.5% ；
[0034]按照以上配比将原料投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到98°C，然后保温4h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经95°C热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体；
[0035]2)用α高强石膏浆体制得磷石膏基高强轻质砌块:
[0036]按α高强石膏的干基为59.8%取上述步骤I所得α高强石膏浆体；其余组分含量为水泥:5% ;粉煤灰:20% ;玻化微珠:15% ;引气剂:0.2% ；
[0037]其中，改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量为0.14%、可溶氟含量为0.12%和有机物含量为0.08%，脱水得到的磷石膏。粉煤灰粒径大小控制在0.08?0.12mm之间，引气剂采用十二烷基硫酸钠。按照以上配比，将α高强石膏快速打入搅拌罐，与此同时将其它原料混匀，输送至搅拌罐，搅拌制浆；将搅拌均匀的料浆注入模型，成型脱模，制得一种磷石膏基高强轻质砌块。经过检测，该材料的性能指标:表观密度950kg/m3，强度达到10.8Mp，软化系数0.65，固体废弃物利用率达82%。
[0038]实施例3:
[0039]用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块及其生产工艺，其各组份配比如下:
[0040]I)由磷石膏制得α高强石膏:
[0041]改性磷石膏-AO0Zo ；7jC:44.8% ;氯化钙:15% ;柠檬酸钠:0.2% ；
[0042]按照以上配比将原料投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到92°C，然后保温6h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经85°C热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体；`
[0043]2)用α高强石膏浆体制得磷石膏基高强轻质砌块:
[0044]按α高强石膏的干基为69.7%取上述步骤I所得α高强石膏浆体；其余组分含量为水泥:7% ;粉煤灰:13% ;玻化微珠:10% ;引气剂:0.3% ；
[0045]其中，改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量为0.38%、可溶氟含量为0.25%和有机物含量为0.16%，脱水得到的磷石膏。粉煤灰粒径大小控制在0.08?0.12_之间，引气剂采用十二烷基苯磺酸钠。按照以上配比，将α高强石膏快速打入搅拌罐，与此同时将其它原料混匀，输送至搅拌罐，搅拌制浆；将搅拌均匀的料浆注入模型，成型脱模，制得一种磷石膏基高强轻质砌块。经过检测，该材料的性能指标:表观密度976kg/m3，强度达到11.3Mp，软化系数0.63，固体废弃物利用率达85%。
[0046]实施例4:
[0047]用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块及其生产工艺，其各组份配比如下:
[0048]I)由磷石膏制得α高强石膏:
[0049]改性磷石膏:50% ；7jC:39.9% ;氯化钙:10% ;酒石酸:0.1% ；
[0050]按照以上配比将原料投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到90°C，然后保温7h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经80°C热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体；
[0051]2)用α高强石膏浆体制得磷石膏基高强轻质砌块:
[0052]按α高强石膏的干基为59.6%取上述步骤I所得α高强石膏浆体；其余组分含量为水泥:7% ;粉煤灰:20% ;玻化微珠:13% ;引气剂:0.4% ；
[0053]其中，改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量为0.43%、可溶氟含量为0.30%和有机物含量为0.21%，脱水得到的磷石膏。粉煤灰粒径大小控制在0.08?0.12_之间，引气剂采用十二烷基苯磺酸钠。按照以上配比，将α高强石膏快速打入搅拌罐，与此同时将其它原料混匀，输送至搅拌罐，搅拌制浆；将搅拌均匀的料浆注入模型，成型脱模，制得一种磷石膏基高强轻质砌块。经过检测，该材料的性能指标:表观密度968kg/m3，强度达到10.9Mp，软化系数0.66，固体废弃物利用率达82%。
[0054]实施例5:
[0055]用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块及其生产工艺，其各组份配比如下:
[0056]I)由磷石膏制得α高强石膏:
[0057]改性磷石膏:50% ；7jC:39.99% ;氯化钙:10% ;柠檬酸钠:0.01% ；
[0058]按照以上配比将原料投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到85°C，然后保温12h，进行常压水热反应，使二水石膏脱水转变成α高强石膏；然后经85°C热水洗涤，固液分离后，得到α高强石膏浆体；
[0059]2)用α高强石膏浆体制得磷石膏基高强轻质砌块:
[0060]按α高强石膏的干基为59.9%取上述步骤I所得α高强石膏浆体；其余组分含量为水泥:10% ;粉煤灰:15% ;玻 化微珠:15% ;引气剂:0.1% ；
[0061]其中，改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量为0.45%、可溶氟含量为0.32%和有机物含量为0.24%，脱水得到的磷石膏。粉煤灰粒径大小控制在0.08?0.12mm之间，引气剂采用十二烷基苯磺酸钠。按照以上配比，将α高强石膏快速打入搅拌罐，与此同时将其它原料混匀，输送至搅拌罐，搅拌制浆；将搅拌均匀的料浆注入模型，成型脱模，制得一种磷石膏基高强轻质砌块。经过检测，该材料的性能指标:表观密度960kg/m3，强度达到11.2Mp，软化系数0.64，固体废弃物利用率达75%。
【权利要求】
1.采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块，其原料组分按重量百分数计为:
2.根据权利要求1所述的采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块，其特征在于:所述的水泥为42.5硅酸盐水泥；所述的粉煤灰为电厂I级粉煤灰。
3.根据权利要求1或2所述的采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块，其特征在于:所述的玻化微珠堆积密度为138kg.π 3，筒压强度为0.28MPa，导热系数为0.062W -m 1 - ,Ih吸水率为51.3%ο
4.根据权利要求1或2所述的采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块，其特征在于:所述的引气剂为烷基类或者烷基芳烃磺酸类引气剂。
5.权利要求1所述的采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块的生产工艺，包括有以下步骤:按照α高强石膏干基:50-70% ;水泥:3-10% ;粉煤灰:10-20% ;玻化微珠:10-20%;引气剂:0.1-0.4%取α高强石膏、水泥、粉煤灰、玻化微珠和引气剂，所述的α高强石膏是指改性磷石膏经过常压水热法反应之后利用热水洗涤，固液分离得到的α型半水石膏浆体，其含水率控制在使得最终水料比达到0.4-0.6;将α高强石膏快速打入搅拌罐，与此同时将其它原料混匀，输送至搅拌罐，搅拌制浆；将所得的搅拌均匀的料浆注入模型，成型脱模，即制得磷石膏基高强轻质砌块。
6.根据权利要求5所述的采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块的生产工艺，其特征在于:所述的搅拌制衆过程控制搅拌时间为30-50s。
7.根据权利要求5所述的采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块的生产工艺，其特征在于所述的脱模过程是在成型后18-25min。
8.根据权利要求5所述的采用磷石膏制备的磷石膏基高强轻质砌块的生产工艺，其特征在于所述的常压水热法是将原料改性磷石膏、水、媒晶剂A和媒晶剂B投入反应釜中，搅拌混匀制成料浆，加热升温到80-100°C，然后保温4-24h，所述的原料按重量百分数计为改性磷石膏:35-60% ;水:28-50% ;媒晶剂A:7-15% ;媒晶剂B:0.01-0.5%，所述的改性磷石膏是湿法磷酸工艺排放出来的副产品，经过石灰乳溶液改性之后洗涤、浮选至可溶磷含量不大于0.6%、可溶氟含量不大于0.4%和有机物含量不大于0.3%，脱水得到，所述的媒晶剂A为氯化钙，所述的媒晶剂B为柠檬酸钠。
【文档编号】C04B28/14GK103435319SQ201310383140
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】马保国, 卢斯文, 茹晓红, 李玉博, 郅真真, 苏英, 蹇守卫 申请人:武汉理工大学