CN101475329B - 改性磷石膏粉及其制品 - Google Patents

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Abstract

改性磷石膏粉及其制品，属于磷化工或建筑材料技术领域。其目的是提供一种无需煅烧、能提高质量、节约能源、增加效益和保护环境的改性磷石膏粉及其制品。其技术要点是：磷石膏70-75，转晶剂1-5，活化剂20-25；所述转晶剂为硫酸铝、硫酸铁和硫酸钠中的一种或两种以上；所述活化剂为矿渣、水泥、生石灰、矾渣和高铝土中的一种或两种以上；将转晶剂的原料成分配制成水溶液，活化剂的原料混合后磨成粉体，将结块的磷石膏打散，然后，投入轮碾混合机中碾压混合后，熟化24小时左右，检测游离水不大于3％时，投入磨粉机中，控制细度为0.08mm，即得改性磷石膏粉。具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。

Description

改性磷石膏粉及其制品
技术领域
本发明涉及一种改性磷石膏粉及其制品，属于磷化工或建筑材料技术领域。 
背景技术
磷石膏是利用湿法工艺生产磷酸的生产过程中，磷矿石与硫酸反应，生成磷酸和以二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)为主要成份的磷石膏。其反应方程式如下： 
3Ca3(PO4)2·CaF2+10H2SO4+20H2O→6H3PO4+10CaSO4·2H2O+2HF 
据资料显示，2007年我国共产磷石膏约3000万吨，预计至2010年磷石膏产量将达5000万吨，目前全国共堆存磷石膏约1.6亿吨，而利用率只有约10％。大量磷石膏的堆存给生产企业造成很大经济压力，并且对生态环境造成严重危害。国家环保总局2006年首次将磷石膏定性为“危险废弃物”，向全社会发出磷石膏综合利用的警讯。磷石膏的综合利用是一个世界性难题，中国作为世界上第一大磷肥生产国，同时也是第一大磷石膏副产国，因此对磷石膏的综合利用尤为迫切。 
目前磷石膏少量用于生产水泥、硫酸、土壤改良等，而大量用于生产建筑材料。利用方法是将磷石膏用水洗涤、加入外加剂、进行分离、干燥，再经高温煅烧，脱除游离水和部分结晶水，制得β半水石膏(CaSO4·0.5H2O)，经粉磨制得建筑石膏粉，再生产各种石膏制品。利用煅烧工艺生产建筑石膏是目前社会上使用较多的一种方法，但是，这种方法存在诸多不容忽视的问题，现简述如下： 
1、产品质量较差：一是抗折、抗压强度低，不能完全满足制品对强度的要求；二是耐水性差、软化系数低，如用于淋水和潮湿环境会造成建筑安全隐患；三是初凝时间过短，给施工带来不便，如加入缓凝剂则会增加成本、降低强度。 
2、浪费能源：用煅烧法生产每吨建筑石膏粉需标煤约60kg，按年产10万吨产量计，共需耗煤约6000吨，耗资约400万元，增大了生产成本、降低了经济效益。 
3、造成二次污：煤燃烧过程中，会产生大量CO2和SO2酸性气体。按年产10万吨产量计，将产生CO2约14000吨，产生SO2约2000吨，几乎所有煅烧企业没有采取治理措施，任其直接排入大气中。
4、工艺流程较长、设备复杂、投资大、投产慢、效益低。 
发明内容
本发明的目的是针对上述煅烧工艺存在的问题，提供一种无需煅烧、能够提高强度、增强防水、节约能源、减少投资、快速投产、增加效益和保护环境的改性磷石膏粉及其制品。 
其技术方案是：一种改性磷石膏粉的制备方法，改性磷石膏粉的原料组分及其重量份：磷石膏70-75，转晶剂1-5，活化剂20-25；所述转晶剂为硫酸铝、硫酸铁和硫酸钠中的一种或两种以上；所述活化剂为矿渣、水泥、生石灰、矾渣和高铝土中的一种或两种以上。 
其特征在于其制备方法： 
1)将转晶剂的原料成分溶解于水中，配制成水溶液； 
2)将活化剂的原料成分分别磨成0.08mm的粉体后混合； 
3)将已结块成团的磷石膏打散至最大粒径不大于5mm； 
4)将上述的磷石膏、活化剂、转晶剂水溶液依次加入轮碾混合机中，充分碾压混合后，封存熟化24小时左右，检测游离水不大于3％时，投入磨粉机中，控制细度为0.08mm，即得改性磷石膏粉。 
利用本发明的改性石膏粉为主要原料，可以生产实心砖和轻质隔墙条板等各种建材制品。 
其技术效果是：本发明的改性磷石膏粉做净浆条块(40×40×160mm)，经湿热养护3天和28天，其抗折强度分别为3.0-3.1MPa和6.2-6.6MPa，抗压强度分别为17.4-17.9MPa和26.90-27.7MPa，软化系数为0.88-0.90。证明改性磷石膏粉的质量大大超过国家标准GB9776-88《建筑石膏粉》规定的指标，即优级品抗折强度2.5MPa，抗压强度4.9MPa，软化系数0.6的规定指标。 
利用本发明的改性磷石膏粉与粉煤灰渣、碎石屑混合，加水碾压生产的实心砖(240×115×53mm)，密度等级为B级，1620kg/m3，抗压强度18.6MPa，为MU15承重砖，15次冻融循环质量损失6.2％，抗压损失10.7％，软化系数0.87。各项指标完全符合GB/T21144-2007《混凝土实心砖》的标准。 
利用本发明的改性磷石膏粉与粉煤灰渣、陶砂混合，加水搅拌生产的轻质隔墙条板(2800×600×90mm)，面密度68kg/m2，抗冲击性5次无损坏，抗弯曲试验自重1.5倍无损坏，抗压强度5.1MPa，软化系数0.82，各项指标完全符合JG/T169-2005《建筑隔墙用轻质条板》的标准。 
与现有煅烧工艺技术相比(以10万吨/年建筑石膏粉作比较)，其经济效益也十分显著： 
1、煅烧工艺设备投资约为500万元，而改性工艺设备约200万元，节约资金300万元，节约率60％。 
2、煅烧工艺生产成本约140元，改性工艺生产成本约90元，成本降低35.7％，每年增加收入500万元。 
3、煅烧工艺每年耗煤约6000吨，耗资约400万元；而改性工艺不需耗煤。 
综上所述，利用改性工艺生产改性磷石膏粉可同时取得显著的经济效益、社会效益和环境效益，符合国家节能减排、循环经济、环境友好、可持续发展的基本国策。 
具体实施方式
实施例1。改性磷石膏粉的制备。 
制备转晶剂溶液：取硫酸铝0.7kg，硫酸铁0.3kg，投入4kg的水中，制成水溶液，备用。 
制备活化剂粉体：取CaO含量≥80％的生石灰10kg、矾渣5kg、Al2O3≥70％的高铝土9kg，将三种原料加入磨机中研磨，控制细度为0.08mm，方孔筛筛余量不大于10％，备用。 
生产改性磷石膏粉：取打散的、粒径不大于5mm的磷石膏75kg，投入轮碾混合机中，再依次投入上述的活化剂粉体和转晶剂溶液，经充分碾压混合，制得改性磷石膏；将改性磷石膏送入库房封存熟化24小时左右，检测游离水不大于3％时即可出库；将出库的改性磷石膏加入磨粉机中，控制细度为0.08mm方孔筛筛余量不大于10％，即得改性建筑石膏粉。 
实施例2。改性磷石膏粉的制备。 
制备转晶剂溶液：取硫酸铝1kg，硫酸铁0.5kg，硫酸钠0.5kg，投入4kg的水中，制成水溶液，备用。 
制备活化剂粉体：取CaO含量≥80％的生石灰9kg、PO42.5以上等级的水泥4kg、矾渣7kg、Al2O3≥70％高铝土5kg，将四种原料加入磨机中研磨，控制细度为0.08mm，方孔筛筛余量不大于10％，备用。 
生产改性磷石膏粉：取打散的、粒径不大于5mm的磷石膏73kg，投入轮碾混合机中，再依次投入上述的活化剂粉体和转晶剂溶液，其生产方法同实施例1。 
实施例3。改性磷石膏粉实心砖的制备。 
将50kg的改性磷石膏粉与25kg的粉煤灰渣、20kg的碎石屑加入轮碾机中混合，予混合1分种，加入16kg的水，继续轮碾混合5分钟，将物料用皮带输送机送入成型机中，震动加压成型，制成240×115×53mm的实心砖，成型坯体用塑膜复盖进行湿热养护28天后检测：密度等级为B级，1620kg/m3，抗压强度18.6Mpa，为MU15承重砖，15次冻融循环质量损失6.2％，抗压损失10.7％，软化系数0.87。各项指标完全符合GB/T21144-2007《混凝土实心砖》的标准。 
实施例4。改性磷石膏粉轻质隔墙条板的制备。 
将60kg的陶砂装入网袋中，浸水30秒后取出与32kg的粉煤灰渣、8kg的陶砂加入强制混合搅拌机中搅拌1分钟，加入15kg的水，继续搅拌5分钟，将物料用载料车加入成型机中，经螺旋挤压震动成型，制成2800×600×90mm的轻质隔墙条板，成型坯体用塑膜覆盖进行湿热养护28天后检测：面密度68kg/m2，抗冲击性5次无损坏，抗弯曲试验自重1.5倍无损坏，抗压强度5.1MPa，软化系数0.82各项指标完全符合JG/T169-2005《建筑隔墙用轻质条板》的标准。 

Claims (1)

1.一种改性磷石膏粉的制备方法，改性磷石膏粉的原料组分及其重量份：磷石膏70-75，转晶剂1-5，活化剂20-25；所述转晶剂为硫酸铝、硫酸铁和硫酸钠中的一种或两种以上；所述活化剂为矿渣、水泥、生石灰、矾渣和高铝土中的一种或两种以上；其特征在于其制备方法：
1)将转晶剂的原料成分溶解于水中，配制成水溶液；
2)将活化剂的原料成分分别磨成细度为0.08mm的粉体后混合；
3)将已结块成团的磷石膏打散至最大粒径不大于5mm；
4)将上述的磷石膏、活化剂、转晶剂水溶液依次加入轮碾混合机中，充分碾压混合后，封存熟化24小时，检测游离水不大于3％时，投入磨粉机中，控制细度为0.08mm，即得改性磷石膏粉。
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