CN101774797B - 一种磷石膏烧结砖的制备方法 - Google Patents

一种磷石膏烧结砖的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磷石膏烧结砖的制备方法,原料包括磷石膏、成型粘接剂料、催化增强剂和降熔增强剂,经破碎、混合、成型、晾干,按常规工艺入窑焙烧制得磷石膏烧结砖;所述成型粘接剂料为粘土或页岩,所述催化增强剂为含铁化合物,所述降熔增强剂为氟硅酸盐;磷石膏、成型粘接剂料、催化增强剂和降熔增强剂的重量比为55~80∶16~41∶1~2∶1~4;焙烧温度在700~870℃。本发明不仅解决了磷石膏高温烧结时产生的二氧化硫污染环境的问题,还能降低烧结温度,降低能耗。

Description

一种磷石膏烧结砖的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种新型墙体的生产技术,特别是以磷石膏为主要原料的烧结砖制备方法。
背景技术
[0002] 磷复肥行业每生产1吨磷酸(折100% P2O5)就会产生5-6吨左右磷石膏,一个中型磷复肥生产企业,一年排放100万吨左右磷石膏废渣,目前磷复肥行业每年要排放2000 万吨左右磷石膏,大量磷石膏的如何处理利用一直是困扰湿法磷酸行业的难题。虽然目前能用部分磷石膏替代天然石膏生产建筑石膏粉、水泥缓凝剂、石膏板等建材产品,但磷石膏用量与湿法磷酸行业磷石膏排放量相比,远不能解决磷石膏出路问题。而且,磷石膏堆放的占地问题和地下水的污染问题日益严重。因此磷石膏综合利用研究的工作显得尤为紧迫。
[0003] 另一方面为保护耕地,国家正在限制或禁止使用粘土砖,建筑市场迫切需要性能优良的新型建材替代粘土砖。因此利用磷石膏代替粘土生产新型节能粘土砖是可以同时解决上述两大难题的好办法。为此人们做了大量的研究工作,申请号为CN98111863. 1、 CN01107871. 5、CN02113184. 8、CN02113776. 5中国专利文献均分别公开了各种以磷石膏为原料制造烧结砖的技术方案。其中,CN98111863. 1公开的方案是:利用重量百分比为 55〜65%的废磷渣、35〜45%的黄沙、页岩和煤矸石,经搅拌混合、成型,在700〜900°C 温度下烧结。该专利未说明所用废磷渣是黄磷烧渣还是磷石膏,以及所制备的烧结砖产品的强度是否达到IOMpa以上。CN01107871. 5申请公开的配方各成分重量百分比是磷石膏 45〜65%,粘土、页岩或黄矸石35〜55%、内燃煤0〜8 %,上述物料经混合、成型、煅烧即得产品,但该产品的抗压强度在7. 5Mpa左右,不能满足承重墙标准要求,应用范围受限。 CN02113184. 8和CN02113776. 5所公开的核心技术是采用铁化合物作为催化增强剂,可以有效提高烧结砖的强度,尤其是本申请人在CN02113184. 8中公开的磷石膏烧结砖的制备方法,选择(SO4)3、FeSO4等含铁化合物作为催化增强剂,可以明显提高烧结砖的强度,其抗压强度可达到10〜13Mpa。但由于煅烧温度高达900°C,而石膏在900°C温度时会发生分解产生二氧化硫气体,因而增加了环境污染问题。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术中煅烧温度过高导致石膏分解产生二氧化硫气体而带来的环境污染的问题,提供一种煅烧时可避免石膏分解产生二氧化硫的磷石膏烧结砖的制备方法,从而达到保护环境的目的。
[0005] 本发明提供的技术方案是:原料包括磷石膏、成型粘接剂料、催化增强剂和降熔增强剂,经破碎、混合、成型、晾干,按常规工艺入窑焙烧制得磷石膏烧结砖;所述成型粘接剂料为粘土或页岩,所述催化增强剂为含铁化合物,所述降熔增强剂为氟硅酸盐;磷石膏、成型粘接剂料、催化增强剂和降熔增强剂的重量比为55〜80 : 16〜41 : 1〜2 : 1〜4; 焙烧温度在700〜870°C。
3[0006] 本发明是基于以下原理实现的:氟硅酸盐在加热煅烧时,随着温度的不断升高,分别分解为四氟化硅或氟化盐,而四氟化硅和氟化盐对硅酸盐类物质有较强的侵蚀作用,可以活化硅酸盐类物质,大幅降低硅酸盐类物质的熔化温度。因此,砖体内掺加一定量的氟硅酸盐后,在窑内加热煅烧时,由氟硅酸盐分解的四氟化硅或氟化物在砖体内部侵蚀周围的硅酸盐类物质,致使各类物质的烧结温度也随之大幅降低,并将各类物质的变体熔结,使砖体充分密实,具有较高的抗压强度。这就是说降熔增强剂的加入,因降低了砖体烧结温度, 不仅砖体的抗压强度能达到标准要求,而且避免了石膏分解产生二氧化硫气体污染环境。
[0007] 所述成型粘结剂除了粘土和页岩,还可以选择膨润土或凹凸棒土。
[0008] 所述催化增强剂可以是!^e2 (SO4) 3、FeSO4, Fe2O3或!^e3O4中的一种或几种组合物。 这几种铁化合物原料易得,价格低,也可来自于工业废料,如:以三氧化二铁为主要成份的硫酸烧渣、钛白副产硫酸亚铁、铁矿或磁铁矿的选铁尾矿、含铁的城市污泥等。
[0009] 根据不同的墙体需求,综合考虑原料成本和能源消耗、磷石膏处理量、土地资源节约量、氟硅酸盐加量进行设计,选取下列配方组成可以所制得的磷石膏烧结砖的抗压强度控制在IOMpa以上。
[0010] 磷石膏、成型粘接剂料、催化增强剂和降熔增强剂重量比为70〜80 : 16〜 26 : 1.5〜2.0 : 1〜3。采用该配比组份,磷石膏用量最大,粘土消耗最少,烧结砖的抗压强度在10〜18Mpa之间。
[0011] 磷石膏、成型粘接剂料、催化增强剂和降熔增强剂重量比为55〜70 :沈〜 41 : 1.0〜1.5 : 3〜4。采用该配比组份,窑温控制在820°C以内,可以降低能耗。
[0012] 本发明与现有技术比较,具有下述积极效果:1、降熔增强剂效果显著,它的加入能明显降低烧结温度,降低能耗、节约能源,且保证了砖体的抗压强度达到标准要求,最大抗压强度可达到20Mpa以上,因此可以根据不同墙体要求,灵活调节配方,而且磷石膏用量大,可以达到原料总重量的80%,可最大程度地处理磷石膏,大幅度减少粘土用量,具有较大的经济和社会效益。2、降熔增强剂是由磷石膏制造烧结砖时,产生的含氟废气或其他工业生产过程中产生的含氟尾气制备而得,因此成本低廉,几乎不增加原料成本。3、本发明不改变现烧结砖的生产工艺,仅原料配方有所突破,现有挤出成型、压制成型设施以及燧道窑皆适合本产品的生产要求。4、磷石膏烧结砖的最高烧结温度可控制在870°C以下,解决了磷石膏高温烧结时的热分解产生的二氧化硫污染环境的问题。
具体实施方式
[0013] 本发明的各实施例均按下述工艺流程进行:将磷石膏、成型粘结剂、催化增强剂、 降熔增强剂按比例配料,经充分混合均勻、对滚、挤压或压制成型,堆码自然瞭、晒干,入窑, 按设定的烧成制度焙烧,冷却后出窑即为产品。产品的抗压强度按GB13M4-2000标准测
定,各实施例抗压强度见下表:
[0014]
Figure CN101774797BD00051
[0015] 以上数据表明,本发明在添加了降熔增强剂后,烧结砖的强度得到明显地提高,磷石膏用量最大可占原料总重量的80%,而且可以降低烧制温度,能够减少能耗,节约能源, 避免石膏高温分解产生二氧化硫气体污染环境。
[0016] 改变实施例5中降熔增强剂物质,按同样工艺所得烧结砖的抗压强度分别为:
[0017]
Figure CN101774797BD00052
[0018] 改变实施例2中的成型粘结剂物质,按同样工艺所得烧结砖的抗压强度分别为:
[0019]
Figure CN101774797BD00053
[0020] 改变实施例4中的催化增强剂物质,按同样工艺所得烧结砖的抗压强度分别为:
[0021]
Figure CN101774797BD00054
[0022] 本发明催化增强剂可以取自各类含上述铁化合物的废渣。例如:以三氧化二铁为主要成份的硫酸烧渣、钛白副产硫酸亚铁、铁矿或磁铁矿的选铁尾矿、含铁的城市污泥等。 废渣中除铁化合物外其它杂质主要成份为二氧化硅,可替代同等重量的部分粘土用量。

Claims (4)

1. 一种磷石膏烧结砖的制备方法,原料包括磷石膏、成型粘接剂料、催化增强剂和降熔增强剂,经破碎、混合、成型、晾干,按常规工艺入窑焙烧制得磷石膏烧结砖;所述成型粘接剂料为粘土或页岩,所述催化增强剂为含铁化合物,其特征是:所述催化增强剂为 Fe2(SO4)3^ FeSO4, Fe2O3或!^e3O4中的一种或几种组合物;所述降熔增强剂为氟硅酸盐;磷石膏、成型粘接剂料、催化增强剂和降熔增强剂的重量比为阳〜80 : 16〜41 : 1〜2 : 1〜 4;焙烧温度在700〜870°C。
2.根据权利要求1所述的磷石膏烧结砖的制备方法,其特征是:所述成型粘结剂为膨润土或凹凸棒土。
3.根据权利要求1或2所述的磷石膏烧结砖的制备方法,其特征是:磷石膏、成型粘接剂料、催化增强剂和降熔增强剂重量比为70〜80 : 16〜洸:1.5〜2.0 : 1〜3。
4.根据权利要求1或2所述的磷石膏烧结砖的制备方法,其特征是:磷石膏、成型粘接剂料、催化增强剂和降熔增强剂重量比为阳〜70 :沈〜41 :1.0〜1.5 : 3〜4。
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