CN102218766A - 微波高温法处理磷石膏生产免蒸压泡沫混凝土砌块的方法 - Google Patents

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Abstract

一种微波高温法处理磷石膏生产免蒸压泡沫混凝土砌块的方法，包括：将磷肥工业的固体废弃物磷石膏原料置于微波隧道炉内加热到200-770℃，持续时间3-5min，使磷石膏中的磷酸、氟化钙、铁铝氧化物、酸不溶物、有机物等多种杂质在加热过程中挥发或转变成惰性物质，从而得到β型半水石膏或βII型无水石膏。然后将β型半水石膏或βII型无水石膏、粉煤灰、水泥、生石灰、改性外加剂混合磨细，与水、石膏防水剂搅拌，再与发泡剂泡沫混合均匀浇注于砌块模具中。其优点是：本发明工艺简单，设备投资不大，制作成本较低，避免二次污染；微波高温法处理速度快，品质均匀；磷石膏废渣利用量大，且利用率高达60-70％；砌块属闭孔结构，保温效果好，强度高，防水性能好。

Description

微波高温法处理磷石膏生产免蒸压泡沫混凝土砌块的方法
技术领域
本发明涉及磷化工或建筑材料技术领域，具体的说是一种微波高温法处理磷石膏生产免蒸压泡沫混凝土砌块的方法。
背景技术
磷石膏是磷肥工业的固体废弃物。据不完全统计，目前我国堆放磷石膏渣已达1.6亿吨，并且将以每年2千万吨以上的速度递增。因利用率不到10％，不仅污染环境、占用土地，还影响可持续发展。对于磷石膏的传统处理方法主要有：①水洗法。每处理1吨磷石膏需要4吨水，不仅浪费宝贵的水资源，还要造成二次污染。②煅烧法。耗费能源煤，污染环境，成品效率低。③石灰中和与化合处理法。成品性能差，应用范围有限。
现有技术能利用磷石膏处理或改性后生产水泥缓凝剂、石膏板、空心砖等建材产品。但要么利用率低，要么市场饱和销售不畅。利用磷石膏改性生产加气砌块，是目前快速、大量消化磷石膏的有效途径。而不经改性或改性不彻底的磷石膏生产加气块带来的问题是：磷石膏利用率低、抗压强度低，蒸压设备投资成本和生产成本较高等。如申请号为200910094937.9的中国发明申请“一种利用磷石膏生产加气块的方法”，存在以下不足：一是蒸汽养护生产成本高；二是产品抗压强度较低，仅有2.7Mpa；三是采用铝粉发气，砌块呈开孔结构，保温效果差，吸水率高。又如申请号为200910304521.5的中国发明申请“一种磷渣蒸压加气混凝土砌块及其制备方法”，存在以下不足：一是磷渣利用率过低，仅25-50％；二是利用蒸压设备投资过大，生产成本较高；三是采用铝粉发气，砌块呈开孔结构，保温效果差，吸水率高。
发明内容
本发明的目的是研制一种磷石膏废渣利用率高、保护环境、成品抗压强度较高、吸水率低、生产成本低的微波高温法处理磷石膏生产免蒸压泡沫混凝土砌块的方法。
众所周知，二水石膏在常压及一定的温度的条件下受热会脱去3/2个结晶水转变为β型半水石膏，如受热条件继续加强，当温度达到750-850℃时，它会由半水石膏继续脱水，经历脱水型半水石膏、可溶性无水石膏直至形成难溶性无水石膏即II型石膏。在这个转变过程中所形成的石膏相，只有半水石膏和II型石膏相对而讲，具有较好的稳定性，并且可以直接或经改性处理后作为胶凝材料应用于建材建筑行业。
磷石膏作为一种具有石膏特性的资源性废渣，同样具备热加工后所得到的各物相的基本性能，只是因为有害杂质类化学成分的存在，改变或削弱了所得物相应该具备的基本性能。而其中影响较大有害杂质成分主要为废渣中残余的有机磷和部分活性较高的可溶性无机磷化合物，这些化学物质在高温下(250℃以上，一般温度越高，分解速度越快、分解越完全)会部分或全部分解或转化为难溶性的或活性较低的其它磷酸盐类物质，如焦磷酸钙等。转化后所形成的这些化合物对石膏产品基本性能的影响较小，此时，若根据所生产产品的用途再采用一些改性外加剂技术配套应用，就会得到我们所需要的优质的石膏产品
本发明微波高温法处理磷石膏生产免蒸压泡沫混凝土砌块的方法，其步骤如下：
①将磷肥工业的固体废弃物磷石膏原料(经过工厂余热预烘干含水率控制在10％以内)置于微波隧道炉内加热到200-770℃，持续时间3-5min，微波频率控制在915MHz和2450MHz之间。利用其高频特性，以每秒数十亿次的速度进行周期变化，物料中的极性分子(典型的如结晶水等)吸收了微波能以后，在微波的作用下呈方向性排列的趋势，改变了其原有的分子结构。当电场方向发生变化时，亦以同样的速度做电场极性运动，就会引起分子的转动，致使分子间频繁碰撞而产生了大量的摩擦热，以热的形式在物料内表现出来，从而导致物料在短时间内温度迅速升高、加热挥发。同时，在微波的作用下，物料中磷石膏主要有用成分二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)以外的含有未分解的磷矿，未洗涤干净的磷酸、氟化钙、铁铝氧化物、酸不溶物、有机物等多种杂质，受到无极性热运动和极性转动两方面的作用而改变其排列组合状态及运动规律，使得有害化学成分挥发或转变成惰性物质。从而得到β型半水石膏或βII型无水石膏；
②利用β型半水石膏或βII型无水石膏配置泡沫混凝土砌块的原料，其组分重量百分比为：
βII型无水石膏或βII型无水石膏           60-70
粉煤灰(I级)                              5-20
水泥(普通硅酸盐42.5)                     10-15
生石灰                                   5-10
改性外加剂(DXYY-01石膏砌块增强剂)        0.1-5；
③将步骤②得到的混合料球磨至150-325目，加入混合料重量45-60％的水，搅拌成浆料备用；所加入的水中含有步骤②中βII型无水石膏或βII型无水石膏重量0.3％的石膏防水剂；
④将复合发泡剂(HTD-1型)按照砌块400克/m3兑40倍的水机械压缩空气发泡；
⑤将步骤④得到的泡沫加入步骤③得到的备用浆料中，搅拌均匀；
⑥将步骤⑤得到的均匀泡沫浆料浇注于砌块模具中，经自然养护28日即得免蒸压泡沫混凝土砌块成品。
本发明微波高温法处理磷石膏生产免蒸压泡沫混凝土砌块的方法的优点是：与现有技术相比，本发明工艺简单，设备投资不大，制作成本较低，避免二次污染；微波高温法处理速度快，品质均匀；磷石膏废渣利用量大，且利用率高达60-70％；砌块属闭孔结构，保温效果好，强度高，防水性能好。
具体实施方式
实施例一
一种微波高温法处理磷石膏生产免蒸压泡沫混凝土砌块的方法，其步骤如下：
①将磷肥工业的固体废弃物磷石膏原料(经过工厂余热预烘干，含水率控制在10％以内)置于微波隧道炉内加热到200-220℃，持续5min，使磷石膏废渣中磷酸、氟化钙、铁铝氧化物、酸不溶物、有机物等多种杂质在加热过程中挥发或转变成惰性物质，从而得到β型半水石膏；
②利用β型半水石膏配置泡沫混凝土砌块的原料，其组分重量百分比为：
β型半水石膏                            70
粉煤灰(I级)                             10
水泥(普通硅酸盐42.5)                    12
生石灰                                  5
改性外加剂(DXYY-01石膏砌块增强剂)       3
③将步骤②得到的混合料球磨至325目，加入混合料重量60％的水，搅拌成浆料备用；所加入的水中含有步骤②中β型半水石膏重量0.3％的石膏防水剂；
④将复合发泡剂(HTD-1型)按照砌块400克/m3兑40倍的水机械压缩空气发泡；
⑤将步骤④得到的泡沫加入步骤③得到的备用浆料中，搅拌均匀；
⑥将步骤⑤得到的均匀浆料浇注于砌块模具中，经自然养护28日即得免蒸压泡沫混凝土砌块成品。
经检测：800kg/m3砌块抗压强度达到3.3Mpa，软化系数≥0.7。
实施例二
一种微波高温法处理磷石膏生产免蒸压泡沫混凝土砌块的方法，其步骤如下：
①将磷肥工业的固体废弃物磷石膏原料(经过工厂余热预烘干，含水率控制在10％以内)置于微波隧道炉内加热到750-770℃，持续时间3min，使磷石膏废渣中磷酸、氟化钙、铁铝氧化物、酸不溶物、有机物等多种杂质在加热过程中挥发或转变成惰性物质，从而得到II型无水石膏；
②利用II型无水石膏配置泡沫混凝土砌块的原料，其组分重量百分比为：
βII型无水石膏                          60
粉煤灰(I级)                             20
水泥(普通硅酸盐42.5)                    12.5
生石灰                                  5
改性外加剂(DXYY-01石膏砌块增强剂)       2.5；
③将步骤②得到的混合料球磨至150目，加入混合料重量45％的水，搅拌成浆料备用；所加入的水中含有步骤②中II型无水石膏重量0.3％的石膏防水剂；
④将复合发泡剂(HTD-1型)按照砌块400克/m3兑40倍的水机械压缩空气发泡；
⑤将步骤④得到的泡沫加入步骤③得到的备用浆料中，搅拌均匀；
⑥将步骤⑤得到的均匀浆料浇注于砌块模具中，经自然养护28日即得免蒸压泡沫混凝土砌块成品。
经检测：800kg/m3砌块抗压强度达到3.5Mpa，软化系数≥0.8。

Claims (1)

1.一种微波高温法处理磷石膏生产免蒸压泡沫混凝土砌块的方法，其特征在于：其步骤如下：
①将磷肥工业的固体废弃物磷石膏原料(经过工厂余热预烘干，含水率控制在10％以内)置于微波隧道炉内加热到200-770℃，持续时间3-5min，使磷石膏原料中磷酸、氟化钙、铁铝氧化物、酸不溶物、有机物等多种杂质在加热过程中挥发或转变成惰性物质，从而得到β型半水石膏或βII型无水石膏；
②利用β型半水石膏或βII型无水石膏配置泡沫混凝土砌块的原料，其组分重量百分比为：
β型半水石膏或βII型无水石膏        60-70
粉煤灰(I级)                         8-20
水泥(普通硅酸盐42.5)                10-15
生石灰                              5-10
改性外加剂(DXYY-01石膏砌块增强剂)   1-5；
③将步骤②得到的混合料球磨至150-325目，加入混合料重量45-60％的水，搅拌成浆料备用；所加入的水中含有步骤②中β型半水石膏或βII型无水石膏重量0.3％的石膏防水剂；
④将复合发泡剂(HTD-1型)按照砌块400克/m3兑40倍的水机械压缩空气发泡；
⑤将步骤④得到的泡沫加入步骤③得到的备用浆料中，搅拌均匀；
⑥将步骤⑤得到的均匀浆料浇注砌块模具中，经自然养护28日即成免蒸压泡沫混凝土砌块成品。
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