CN101519896B - 蒸压石膏砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蒸压石膏砖及其制备方法，属于建筑材料领域。本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度、耐水的蒸压石膏砖。本发明蒸压石膏砖是由重量配比为二水石膏40～70％，磷渣粉或水泥15～45％，石灰2～6％，骨料10～25％的物料加水搅拌至水分8～10％，制成坯料送入自动液压压砖机的模具压制成砖坯，经0.8～1.3MPa的饱和蒸汽养护而成。采用本发明制备的蒸压石膏砖软化系数在0.80以上，抗压强度达MU15或以上，干缩值在0.35mm/M以下，抗冻性符合墙体材料的标准要求，具有优良的物理力学性能和耐久性，是用于工业和民用建筑较好的砌体材料。

Description

蒸压石膏砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种蒸压石膏砖及其制备方法，尤其是蒸压磷石膏砖，属于建筑材料领域。
背景技术
有些化工生产和火力发电厂的烟气脱硫都会排出一种废渣——二水石膏，根据其主要产品类型，可分为磷石膏、氟石膏、烟气脱硫石膏、芒硝石膏等等，它们都含有一定数量的二水硫酸钙晶体(CaSO4 2H2O)。
二水磷石膏是二水法生产磷酸过程中产生的废渣，一般每生产1吨磷酸会产生4吨左右二水磷石膏。目前全球每年排放量高达1.1-1.3亿吨，而使用率仅为4.1-4.5％。而我国每年排放二水磷石膏也在1000万吨以上；烟气脱硫石膏是火力发电厂的烟气脱硫后产生的，一般100万KW装机的火力发电厂每年约产生30万吨排烟脱硫石膏。除少量制成半水石膏用作水泥缓凝剂和生产室内建筑石膏制品，综合利用率不到10％。其余基本上没有利用而废弃堆放。如果磷石膏不加治理任意排放，不仅大量占用土地，且易造成环境污染，特别是临近江、河、湖、海等环境敏感地区的企业，环保压力更大。
用工业废渣——二水石膏制砖不但资源综合利用，保护生态环境，而且大大节约能源和土地，促进了循环经济发展。利用二水石膏制砖的研究很多，但是普遍存在的问题是抗压强度较低，大多只在MU10左右，且耐水性能差，只能用于内墙等对抗压强度要求不高的非承重墙，不能用于承重墙建筑。比如：《浇注成型法制磷石膏轻质墙体砖的研究》，林倩等，贵州工业大学学报(自然科学版)，Vol.35 No.4，2006年8期P42-45公开了采用磷石膏51％，矿渣20％，硅砂15％，水泥10％，石灰4％并外掺助剂通过浇注成型或压制成型制备磷石膏砖，其抗压强度为12.5-13.4MPa。中国专利CN1884183A公开了一种高强耐水石膏砖及其制备方法，它是由二水石膏40-90份，水硬性胶凝材料10-60份，激发剂1-10份加水搅拌均匀，经振动压制或挤压成型，湿热养护而成。该申请文件中没有对所制备的石膏砖的力学性能和干缩值进行说明。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度、耐水的蒸压石膏砖，即高压蒸汽养护石膏砖。
本发明的技术方案：
蒸压石膏砖是由以下重量配比的成分组成：二水石膏40-70％，磷渣粉15-45％，石灰2-6％，骨料10-25％。
所述骨料是颗粒在5mm以下，含SiO2＞40％的砂、石屑或炉渣。骨料优选含SiO2＞65％的石英砂。
本发明蒸压石膏砖是以二水石膏为主要原料，以磷渣粉或水泥为胶结材料，石灰为激发剂，并加入骨料，加水成湿物料搅拌，消解中和，碾练混合后压制成坯，经高压蒸汽养护而成。
具体地讲，由二水石膏40～70％，磷渣粉15～45％，石灰2～6％，骨料10～25％加水6-8％搅拌成湿物料，消解中和后再加水至水分8～10％，碾练制成坯料，坯料送入双面多次加压成型的自动液压压砖机的模具内压制成砖坯，送入蒸压釜内，0.8～1.3MPa的饱和蒸汽养护而成。
所述蒸汽养护的养护制度是：1.5～2.5小时升温至174℃～194℃，恒温6～8小时，1～2小时降温至室温。
采用本发明制备的蒸压石膏砖软化系数在0.80以上，抗压强度达MU15或以上，干缩值在0.35mm/M以下，抗冻性符合墙体材料的标准要求，具有优良的物理力学性能和耐久性，是用于工业和民用建筑较好的砌体材料。
以下通过具体实施方式对本发明做进一步详述，但不应理解为是对本发明的限制。凡基于本发明上述思想做出的修改、替换、变更均属于本发明。
具体实施方式
本发明石膏砖含有以下重量配比的成分：二水石膏40-70％，磷渣粉15-45％，石灰2-6％，骨料10-25％。
优选的方案是：二水石膏40-50％，磷渣粉30-40％，石灰4-5％，骨料15-20％。
其中，所述二水石膏优选二水磷石膏、二水烟气脱硫石膏。其含水量在15％以下。
上述磷渣是生产黄磷过程产生的水淬废渣。一般每生产1吨黄磷会产生10吨磷渣，如此巨大的磷渣排放量，如能合理应用，既保护生态环境，又能综合利用资源，本发明的一个实施方式中将磷渣作为胶结材料。
所述石灰优选活性CaO％＞65％，氧化镁＜5％，消解速度＜10min的磨细石灰。
骨料颗粒在1～5mm，可以是含SiO2＞40％的砂、石屑或炉渣。优选含SiO2＞65％的石英砂。
本发明以二水石膏为主要原料，以磷渣粉或水泥为胶结材料，石灰为激发剂，并加入骨料，加水搅拌，消解中和，碾练混合后压制成坯，经高压蒸汽养护而成。当然，各原料的放射性核素限量符合GB6566标准之规定。
其中，各原料的粒度应满足以下条件：
磷渣粉应满足：0.08mm方孔筛的筛余量在10％以下；石灰粉应满足：0.08mm方孔筛的筛余量在15％以下。物料细度过粗，比表面积小，反应面积就小，影响抗压强度；细度过细，会造成生产能耗大，成本高。骨料颗粒应控制在5mm以下。粒度过大，会影响抗压强度，且生产困难，会损坏设备。
加水量视原料干湿决定，以加水至压砖机能成型砖坯为宜，一般为8-10％。
其中，所述高压蒸汽为表压0.8～1.3MPa的饱和水蒸汽。所述蒸汽养护的养护制度是：1.5～2.5小时升温至174℃～194℃，恒温6～8小时，1～2小时降温至室温。
如果采用常压蒸汽养护，则石膏砖的强度很难达到MU15(15MPa)。
本发明蒸压石膏砖的生产方法的具体实施方式之一为：
a、使用含水量在15％以下的二水磷石膏；
b、把水淬磷渣烘干并制成0.08mm方孔筛的筛余量在10％以下的粉末；
c、把石灰磨细成0.08mm方孔筛的筛余量在15％以下的粉末；
d、按二水磷石膏40-70％，磷渣粉15-45％，石灰2-6％，骨料10-25％的比例用电子计量称称取上述各材料，送入专用搅拌机内加水(视原料干湿决定加水量，一般加至6-8％)搅拌消解中和后再进入行星式轮碾混合机内加水至水分8～10％进行碾练(蹍细并混合均匀)制成坯料；
e、将制备好的坯料送入双面多次加压的自动液压压砖机的模具内压制成所需砖坯(可以是标准砖或其它砖型)并由自动码坯机按规定的码坯方式从压砖机上取下码放在蒸压小车上，
f、将e步骤堆码好砖坯的蒸压小车编成一列送入蒸压釜内，关闭釜盖，抽尽釜内空气，通入表压0.8MPa或以上的饱和蒸汽，按蒸压养护制度养护硬化得到蒸压石膏砖。
以下是具体实施例。
实施例1本发明石膏砖的制备
原料：二水磷石膏12000Kg，磷渣粉11400Kg，石灰1500Kg，石英砂(5mm以下，含硅65％以上)5100Kg。
将上述材料送入搅拌机内边搅拌边加入300Kg水，约搅拌2-3分钟后送入消化仓内消解中和，再按入仓先后次序放入轮碾混合机内进行3-5分钟碾练混合并不断加水，使混合物料成为8-10％的坯料，把坯料送入HF1280型自动液压压砖机内压制成240×115×53mm砖坯，再由MD76型自动码坯机从压砖机上取下按规定玛法堆码在蒸压小车上。将已堆码好砖坯的蒸压小车编组成一列，由牵引机拉入蒸压釜内，关闭釜盖，抽尽釜内空气(30-50分钟)，按已定蒸压养护制度(升温2小时，恒温7小时，降温1.5小时)向蒸压釜内送入表压1.3MPa的饱和水蒸汽，养护硬化完毕后缓缓打开釜盖，即得高压蒸汽养护石膏砖。
检验结果：
抗压强度21.87MPa
干缩值0.28mm/M
抗冻性15次冻融循环合格
软化系数0.90
实施例2本发明石膏砖的制备
二水磷石膏13500Kg，磷渣粉10500Kg，石灰1500Kg，石屑(5mm以下)4500Kg。
将上述材料送入搅拌机内边搅拌边加入300Kg水，约搅拌2-3分钟后送入消化仓内消解中和，再按入仓先后次序放入轮碾混合机内进行3-5分钟碾练混合并不断加水，使混合物料成为8-10％的坯料，把坯料送入HF1100型自动液压压砖机内压制成240×115×53mm砖坯，再由MD64型自动码坯机从压砖机上取下按规定码÷法堆码在蒸压小车上。将已堆码好砖坯的蒸压小车编组成一列，由牵引机拉入蒸压釜内，关闭釜盖，抽尽釜内空气(30-50分钟)，按已定蒸压养护制度(升温2小时，恒温6.5小时，降温1.5小时)向蒸压釜内送入表压1.0MPa的饱和水蒸汽，养护硬化完毕后缓缓打开釜盖，即得高压蒸汽养护石膏砖。
检验结果：
抗压强度18.65MPa
干缩值0.30mm/M
抗冻性15次冻融循环合格
软化系数0.85
实施例3本发明石膏砖的制备
二水脱硫石膏14700Kg，42.5普硅水泥9300Kg，石灰1500Kg，石英砂(5mm以下，含硅65％以上)4500Kg。
将上述材料送入搅拌机内边搅拌边加入300Kg水，约搅拌2-3分钟后，送入消化仓内消解中和，再按入仓先后次序放入轮碾混合机内碾练混合3-5分钟，并不断加水使混合物料成为8-10％的坯料，把坯料送入HF1100型自动液压压砖机内压制成240×115×53mm砖坯，再由MD64型自动码坯机从压砖机上取下按规定码法堆码在蒸压小车上。将已堆码好砖坯的蒸压小车编组成一列，由牵引机拉入蒸压釜内，关闭釜盖，抽尽釜内空气(30-50分钟)，按已定蒸压养护制度(升温2小时，恒温6小时，降温1.5小时)向蒸压釜内送入表压1.0MPa的饱和水蒸汽，养护硬化完毕后缓缓打开釜盖，即得高压蒸汽养护石膏砖。
检验结果：
抗压强度16.85MPa
干缩值0.33mm/M
抗冻性15次冻融循环合格
软化系数0.84
对比实施例1
本实施例与实施例1相比，唯一不同的是没有加入骨料(5mm以下含硅65％以上的石英砂5100Kg)。所得高压蒸汽养护石膏砖检验结果：
抗压强度14.58MPa
干缩值0.43mm/M
抗冻性15次冻融循环合格
软化系数0.79
对比实施例2
本实施例与实施例1相比，唯一不同的是采用了常压蒸汽养护。所得蒸汽养护石膏砖检验结果：
抗压强度12.43MPa
干缩值0.58mm/M
抗冻性15次冻融循环不合格
软化系数0.70
对比实施例3
本实施例与实施例1相比，唯一不同的是采用了单面一次加压压砖机成型。所得的高压蒸汽养护石膏砖检验结果：
抗压强度7.4MPa
干缩值  0.52mm/M
抗冻性  15次冻融循环不合格
软化系数 0.64
综上，采用本发明制备的蒸压石膏砖可以达到软化系数在0.80以上，抗压强度达MU15以上，干缩值在0.35mm/M以下，抗冻性符合砌体材料的标准要求，具有优良的物理力学性能和耐久性，是用于工业和民用建筑较好的砌体材料。

Claims (9)

1.蒸压石膏砖，其特征在于它是由以下重量配比的成分组成：二水石膏40-70％，胶结材料15-45％，石灰2-6％，骨料10-25％；所述胶结材料为磷渣粉或水泥；所述骨料是颗粒在1～5mm，含SiO2＞40％的砂、石屑或炉渣；所述的二水石膏水含量15％以下。
2.根据权利要求1所述的蒸压石膏砖，其特征在于：二水石膏、胶结材料、石灰、骨料的重量配比为：二水石膏40-50％，胶结材料30-40％，石灰4-5％，骨料15-20％。
3.根据权利要求1或2所述的蒸压石膏砖，其特征在于：所述蒸压石膏砖软化系数0.80以上，抗压强度在15MPa以上，干缩值在0.35mm/M以下。
4.根据权利要求3所述的蒸压石膏砖，其特征在于：它是由二水石膏、磷渣粉或水泥、石灰、骨料加水6-8％搅拌成湿物料，消解中和后再加水至水分8～10％，碾练制成坯料，坯料送入双面多次加压成型的自动液压压砖机的模具内压制成砖坯，送入蒸压釜内，0.8～1.3MPa的饱和蒸汽养护而成。
5.制备权利要求1所述的蒸压石膏砖的方法，其特征在于：它是由重量配比为二水石膏40-70％，磷渣粉15-45％，石灰2-6％，骨料10-25％的物料加水6-8％搅拌成湿物料，消解中和后再加水至水分8～10％，碾练制成坯料，坯料送入双面多次加压成型的自动液压压砖机的模具内压制成砖坯，送入蒸压釜内，0.8～1.3MPa的饱和蒸汽养护而成；所述骨料是颗粒在5mm以下，含SiO2＞40％的砂、石屑或炉渣。
6.根据权利要求5所述的制备蒸压石膏砖的方法，其特征在于：骨料为含SiO2＞40％的石英砂。
7.根据权利要求5所述的制备蒸压石膏砖的方法，其特征在于：所述饱和蒸汽养护的养护制度是：1.5～2.5小时升温至174℃～194℃，恒温6～8小时，1～2小时降温至室温。
8.根据权利要求5所述的制备蒸压石膏砖的方法，其特征在于：所述石灰为活性CaO％＞65％；氧化镁＜5％，消解速度＜10min的磨细石灰；磷渣粉细度：0.08mm方孔筛的筛余量在10％以下；石灰粉细度：0.08mm方孔筛的筛余量在15％以下；骨料粒径在1-5mm。
9.根据权利要求5所述的制备蒸压石膏砖的方法，其特征在于包括以下步骤：
a、把水淬磷渣烘干并制成0.08mm方孔筛的筛余量在10％以下的粉末；
b、把石灰磨细成0.08mm方孔筛的筛余量在15％以下的粉末；
c、以重量配比为：含水量在15％以下的二水石膏40-70％，磷渣粉15-45％，石灰2-6％，骨料10-25％的物料加水6-8％搅拌成湿物料，消解中和；
d、再进入行星式轮碾混合机内进行碾练并加水至所需成型水分8-10％的坯料；
e、将坯料送入双面多次加压的自动液压压砖机的模具内压制成所需砖坯，
f、将砖坯送入蒸压釜内，抽尽釜内空气，通入表压0.8MPa及以上的饱和蒸汽，1.5～2.5小时升温至174℃～194℃，恒温6～8小时，1～2小时降温至室温得到高压蒸汽养护石膏砖。
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