本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种利用磷尾矿及矿渣硫酸盐水泥制备轻质墙板及其方法。
背景技术：
因国家采矿业的快速发展，产生大量附加属性值较低的各类尾矿渣，因其利用率低，多堆放在山川河道之中，占地并污染环境，甚至会产生土地流失，严重时会产生重大事故，给人民的生命财产造成重大损失。2007年后，国家鼓励各地区采用固体废弃物生产新型墙体材料。
我国目前主要采取的是使用粉煤灰和河砂生产轻质墙板，但是随着生产规模的扩大，粉煤灰和河砂开始变得十分紧缺。在一些地区，粉煤灰已经变成了稀缺资源；而且近年来环保整治，各处河道禁采禁挖，天然河砂价格飞涨，且品质下降。利用磷尾矿、磷渣来生产墙体材料，是我国资源综合利用十分有效的途径，这种方式不但相对成本很低，而且资源利用效率高，节能、节土、利废和保护环境，社会效益显著。
本发明以磷渣、石灰、石膏、激发剂等制备出矿渣硅酸盐水泥作为主要胶结材料，以磷尾矿为主要填充料，将膨胀珍珠岩作为粗集料填充到墙体中，经过特殊养护成一种具有保温隔热功能的轻质墙板。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种利用磷尾矿及矿渣硫酸盐水泥制备轻质墙板及其方法，利用了大宗尾矿，使得轻质墙板在有优异保温性能的同时，还具有较高的抗折抗压强度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用磷尾矿及矿渣硫酸盐水泥制备轻质墙板，轻质墙板原料由胶结材料和水组成，所述胶结材料由矿渣硫酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、磷尾矿和膨胀珍珠岩和水组成，胶结材料所占质量百分比为：矿渣硫酸盐水泥占20-50%，复合硅酸盐水泥占0-5%，膨胀珍珠岩占3-5%，其余为磷尾矿，其总质量满足100%；水占为胶凝材料质量的20-30%；
所述矿渣硫酸盐水泥由磷渣、石灰、石膏经粉磨后与无水硫酸钠均匀混合而成，矿渣硫酸盐水泥按质量百分比计：磷渣占50%~70%、石膏占0%~20%、无水硫酸钠占1%~3.5%，其余为石灰，其总质量满足100%。
本发明中，所述磷尾矿无放射性a类产品，不含对人体有害物质，其主要成分为camg(co3)2及sio2。
本发明中，所述磷渣不含对人体有害物质，cao含量≥40%，sio2含量≥30%。
本发明中，所述石灰中cao含量≥60%，mgo含量应≤5%，过烧石灰的含量不大于cao的5%，欠烧石灰的含量小于7%。
本发明中，所述石膏为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、天然的硬石膏或天然的二水石膏中任一种。
本发明中，所述无水硫酸钠为激发助剂，其掺量根据磷渣掺量确定。
本发明中，所述膨胀珍珠岩为体系轻质骨架，符合jc209《膨胀珍珠岩》的导热系数规定。
本发明中，所述复合硅酸盐水泥为42.5强度等级，相关要求满足gb/t175《通用硅酸盐水泥》。
本发明中，所述水为普通轻质墙板拌合用水。
本发明提出的一种利用磷尾矿及矿渣硫酸盐水泥制备轻质墙板的方法，具体步骤如下：
（１）将磷尾矿烘干，过0.3mm筛，筛余部分作为原料；将磷渣、石灰烘干，放置干燥处备用；
（２）分别对步骤（1）处理好的磷渣、石灰和石膏进行球磨，将步骤（1）处理好的磷渣磨至350-400m3/kg，石灰磨至细度小于20%，石膏磨至200目，干粉储存需密封，不易暴露在空气中；
（３）按配比分别对各原材料进行计量；
（４）将计量好的复合硅酸盐水泥量扣除，水量扣除一半，剩余的水及物料投放在搅拌机内，搅拌3-5min直至混合料均匀，得到混合料；
（５）将配制好的混合料封装于塑料袋中，置于20℃的环境中（冬天可以置于装有灯泡的保温泡沫箱中），陈化24小时；
（６）将步骤（５）得到的陈化好的配合料取出，加入复合硅酸盐水泥和剩余的水，继续放入内搅拌机搅拌；在搅拌的过程中，要隔一段时间对沉在底部的配合料进行翻动，使配合料混合的更均匀；
（７）称取步骤（６）所得配合料倒入钢制模具中，在振动台上振动15s，脱模取出板块；
（８）将步骤（７）所得板块放入养护箱中，在板块放入养护箱时需要小心碰撞，尽量防止板块受损；在90℃蒸汽养护环境下预养2~3天的时间，然后将养护后的板块放入蒸压釜中，在174.5℃下蒸养8小时，降温至室温后取出，得到养护好的轻质墙板；
（9）对养护好的轻质墙板进行外观质量、吸水率、气孔率、表观密度、力学性能、热工性能进行检测。
与其他技术相比，本发明具有的优点是：
一种利用磷尾矿及矿渣硫酸盐水泥制备轻质墙板及其方法，以适当比例的磷渣、石灰、石膏、无水硫酸钠制成的新型生态低能耗胶凝材料——矿渣硫酸盐型水泥为胶凝材料、以磷矿尾矿砂为细集料和以膨胀珍珠岩为粗集料，加入适量的水，在常压下压制成型，经标准或常压蒸汽养护得到符合实际需要的产品，与现有的轻质墙板技术方案相比具有十分显著的经济性和社会效益。
其原理可简述为：磷渣中的铝硅玻璃体水化活性低，在常温下难以与氢氧化钙反应。在体系的最初，石灰遇水发生反应生成氢氧化钙与大量的热，氢氧化钙胶粒形成的凝聚结构向结晶结构转化，成为蒸压养护前具有初期强度的骨架；此时无水硫酸钠溶蚀磷渣的玻璃体，使得其中的氧化铝及氧化硅溶出，同氢氧化钙生成水化硅酸钙或水化铝酸钙，进而提高制品的强度，同时硫酸盐可可以与氢氧化钙发生作用，生成新生态的石膏和氢氧化钠，氢氧化钠也可以溶蚀玻璃体，而体系自有的石膏和生成的石膏能与磷渣水化产物生成钙矾石，也可以促进强度的提升。在合理的配合比下，体系正常运转，形成具有一定强度的初期坯体。
磷尾矿的矿物组成为白云石与石英，常温下无活性，但在高温高压养护下，二氧化硅与氧化钙会反应生成具有更高强度的托贝莫来石，最后整个体系中有未水化的各类颗粒、钙矾石、单碱水化物csh（ⅰ）、c-s-h凝胶、氢氧化钙以及托贝莫来石，这些相包裹着膨胀珍珠岩颗粒，形成具有保温隔热型的轻质墙板。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例1中，一种利用磷尾矿及矿渣硫酸盐水泥制备轻质墙板的方法，其原料按照质量百分比包括：矿渣硫酸盐水泥45%，复合硅酸盐水泥0，磷尾矿50%，膨胀珍珠岩5%，水为总胶凝材料质量的25%；
矿渣硫酸盐水泥中磷渣质量百分比占68%、石灰质量百分比占20%、石膏质量百分比占10%、无水硫酸钠质量百分比占2%。
所述磷尾矿及磷渣产地均为云南磷矿厂，石膏为二水石膏，石灰是采用晶莹微粉厂生产的生石灰，复合硅酸盐水泥、无水硫酸钠及膨胀珍珠岩均为市售，拌合水为自来水。
上述轻质墙板的制备方法，工艺流程为：
1）将磷尾矿烘干，过0.3mm筛，筛余部分作为原料；
2）将磷渣、石灰烘干，分别对磷渣、石灰、石膏进行球磨，磷渣磨至350-400m3/kg，石灰磨至细度小于20%，石膏磨至200目，干粉储存需密封，不易暴露在空气中；
3）按配比分别对各原材料进行计量；
4）将计量好的复合硅酸盐水泥量扣除，水量扣除一半，剩余的水及物料投放在搅拌机内，搅拌3-5min直至混合料均匀；
5）将配制好的混合料封装于塑料袋中，置于20℃的环境中（冬天可以置于装有灯泡的保温泡沫箱中），陈化24小时；
6）将陈化好的配合料取出，加入复合硅酸盐水泥和剩余的水，继续放入搅拌机搅拌。在搅拌的过程中，要隔一段时间对沉在底部的配合料进行翻动，使混合的更均匀；
7）称取配合料倒入钢制模具中，在振动台上振动15s，脱模取出板块放入养护箱，在放入时需要小心碰撞，尽量防止板块受损；
8）将板块放入养护箱中，在90℃蒸汽养护环境下预养2~3天的时间，然后将板块放入蒸压釜中，在174.5℃下蒸养8小时，降温至室温后取出；
9）养护好的轻质墙板进行外观质量、吸水率、气孔率、表观密度、力学性能、热工性能进行检测。
轻质墙板成品性能如表1所示。
表1.磷尾矿占50%时所制轻质墙板各类性能
实施例2
本发明实施例2中，一种利用磷尾矿及矿渣硫酸盐水泥制备轻质墙板的方法，其原料按照质量百分比包括：矿渣硫酸盐水泥34%，复合硅酸盐水泥2%，磷尾矿60%，膨胀珍珠岩4%，水为总胶凝材料质量的25%；
矿渣硫酸盐水泥中磷渣质量百分比占58%、石灰质量百分比占20%、石膏质量百分比占20%、无水硫酸钠质量百分比占2%。
所述磷尾矿及磷渣产地均为云南磷矿厂，石膏为二水石膏，石灰是采用晶莹微粉厂生产的生石灰，复合硅酸盐水泥、无水硫酸钠及膨胀珍珠岩均为市售，拌合水为自来水。
上述轻质墙板的制备方法，如实施例１所述工艺流程进行，轻质墙板成品性能如表2所示。
表2.磷尾矿占60%时所制轻质墙板各类性能
实施例3
本发明实施例3中，一种利用磷尾矿及矿渣硫酸盐水泥制备轻质墙板的方法，其原料按照质量百分比包括：矿渣硫酸盐水泥20%，复合硅酸盐水泥5%，磷尾矿70%，膨胀珍珠岩5%，水为总胶凝材料质量的25%；
矿渣硫酸盐水泥中磷渣质量百分比占68%、石灰质量百分比占15%、石膏质量百分比占15%、无水硫酸钠质量百分比占2%。
所述磷尾矿及磷渣产地均为云南磷矿厂，石膏为二水石膏，石灰是采用晶莹微粉厂生产的生石灰，复合硅酸盐水泥、无水硫酸钠及膨胀珍珠岩均为市售，拌合水为自来水。
上述轻质墙板的制备方法，如实施例１所述工艺流程，轻质墙板成品性能如表3所示。
表3.磷尾矿占70%时所制轻质墙板各类性能
综上各类实施例，采用本技术方案制备方法制备的轻质墙板力学性能、保温性能均较好，在该墙板填充料成分配比下，膨胀珍珠岩匀质性好，且在高温蒸压养护后体积变形性较小，在利用大量尾矿的前提下，整体性能较好，具有广阔的应用前景和显著的社会效益。