CN103864455A - 一种黄磷炉渣基加气砌块的方法 - Google Patents

一种黄磷炉渣基加气砌块的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种黄磷炉渣基加气砌块的方法,属资源综合利用及新型建材技术领域。将黄磷炉渣湿磨至粒度为过325目方孔筛筛余量小于5%,调整黄磷炉渣含水量至40~50%,然后加入黄磷炉渣干基质量5~7%的碱激发剂,均化后加入黄磷炉渣干基质量0.2~0.4%的助剂,最后再加入黄磷炉渣干基质量0.05~0.07%的铝粉,其中铝粉用水稀释后再加入搅拌均化制成浆料;将浆料在常温条件下发泡并静置养护的得到生坯,蒸汽养护即得到加气砌块产品。本发明方法黄磷炉渣用量大,无外加增强材料或辅助材料,具有生产工艺简单、操作方便、能耗低的特点。

Description

一种黄磷炉渣基加气砌块的方法
技术领域
本发明涉及一种黄磷炉渣基加气砌块的方法,属资源综合利用及新型建材技术领域。
背景技术
黄磷炉渣是磷矿石热法生产黄磷过程中排放的工业废渣,在密封式电弧炉中, 用焦炭作为还原剂,加硅石形成硅酸钙盐低共熔物,在温度在1350~1400℃排出的熔融体,经过水淬骤冷后形成的颗粒状产物,粒径一般在0.5~5mm之间,堆积密度0.8~1.0t/m3,通常为黄白色或灰白色,如含磷量较高时,则呈灰黑色,黄磷水淬渣主要为玻璃体结构。通常情况下,每生产一吨黄磷需排放8~10吨炉渣,随着磷矿品位的降低,其排放量有增加的趋势,目前我国黄磷炉渣的年排放量在250万吨左右。 
黄磷炉渣主要成份为                                               
Figure 2014100940233100002DEST_PATH_IMAGE004
,二者总量一般在85% 以上,且CaO的含量大于SiO2,CaO/ SiO2摩尔比为1.1~1.5,Al2O3含量在4~5%之间,属于碱性渣。其XRD图谱不存在明显特征衍射峰,矿物存在形态以非晶态物质为主,具有潜在活性。
由于黄磷炉渣中包裹着少量的单质磷,在堆放过程中产生自氧化而形成磷酸,同时磷渣中还含量少量的氟离子,会随雨水渗入地下,对周边环境造成污染。在国家加大环境治理力度和工业废弃物资源化的政策引导下,对黄磷炉渣的应用研究不断深入,取得了较好效果,主要应用有以下方面:(1)建筑材料,如作水泥掺合料、制备建筑砌块;(2)烧制微晶玻璃;(3)制备化工产品,如酸法制备高纯硫酸钙、白炭黑聚及合硅酸水处理剂;(4)硅钙肥,此外,还可以制矿渣棉和矿棉制品,用作玻璃原料等,为黄磷炉渣的资源化利用提供了技术支撑。
如CN200910094849.9提供了一种用磷石膏基胶凝材料固化黄磷炉渣生产免烧砖的方法。1)原料和配方:①磷石膏胶凝材料:磷石膏40~60份,黄磷炉渣0~30份,粉煤灰0~30份,高炉渣0~5份,生石灰10~15份,电石渣0~10份。②免烧砖坯体原料:磷石膏胶凝材料100份,黄磷炉渣原料150~300份,活化剂2~4份,助剂0.2~1份,水10~40份。2)制备:经原料处理、添加剂混合溶液、砖坯料的制备、成型养护制成。本发明生产过程中不添加任何有机物,完全避免了有机材料降解、添加剂释放、残留物挥发造成的有毒物污染问题,具有成本低,物理性能好,生产效率高,节约了能耗,无环境污染。
CN201310186826.7公开了一种熔融态黄磷炉渣制备微晶玻璃的工艺技术,属于微晶玻璃(建筑材料)制造领域,本方法通过备料、配料、熔化、澄清、浇注成型、退火、微晶化处理等过程制得微晶玻璃,并在成型时解决了基础玻璃内应力残余的问题,控制适宜的核化、晶化升温速率,可获得到性能优良的微晶玻璃;降低了原料成本,具有显著的经济效益;同时减少黄磷炉渣的堆放量,有利于保护生态环境。
CN201210090829.6提供了一种涉及黄磷炉渣制取无机高分子絮凝剂聚硅酸铁的方法,该方法采用酸溶液浸提黄磷炉渣,然后分离、洗涤,再与Fe3+发生聚合反应,得到无机高分子絮凝剂聚硅酸铁。本发明利用黄磷炉渣中含有的主要成分SiO2,不仅可以充分利用工业废弃物黄磷炉渣,降低环境污染,而且可以降低絮凝剂聚硅酸铁的生产成本,节约资源。所得无机高分子絮凝剂聚硅酸铁具有高效、无毒、对胶体颗粒具有良好絮凝效果等特点。
   随着城市高层建筑和建筑节能的需要,具有施工方便、质量轻、兼具保温隔热又有隔音效果的加气砌块越来越受市场欢迎,如今已形成规模化生产,并得到良好应用。在现有的生产技术中,主要以活性工业废弃物如粉煤灰、高炉渣及砂子作主要材料,以水泥为增强材料,石灰为激发剂同时兼具碱源,铝粉或铝膏为发泡剂,通过粉磨配浆、发泡、静置养护、切割、蒸汽养护生产各种类型的加气砌块。同时也有以黄磷炉渣作主材生产加气砌块的方法,如:
如专利CN200810068998.3公开了用磷矿渣制造加气混凝土的方法,涉及多孔混凝土的制造方法,以黄磷炉渣作为硅质原料,以石灰、磷石膏为钙质材料,添加水泥和铝粉,配成混合料,用水混合均匀,再按照传统方法制造加气混凝土。本方法的流程包括备料工序、配料工序、浇注工序、切割工序和蒸压养护工序。本发明方法为磷矿渣的利用开辟了一条新途径,有利于降低磷化工废弃物的综合利用,有利于改善磷化工企业的环境,适用于有磷矿渣排放的企业。
专利CN201110153742.4提供一种利用尾矿渣生产的加气混凝土砖块,原料如下:尾矿渣40%、生石灰10%、黄磷炉渣20%、水泥30%,方法如下:将生石灰磨细至100目;将生石灰与尾矿渣搅拌均匀待用;将黄磷炉渣磨细至100目;将黄磷炉渣与水泥搅拌均匀待用;将待用料一起放入浇注搅拌槽内,加入清水搅拌成料浆;将料浆通入蒸汽加热到40~60℃;加入发泡悬浮液快速搅拌1分钟,迅速浇注在模具框内;将带模具框的砖坯推入通有蒸汽的初养室内进行发泡初凝;将初养后的砖坯脱去模具框;送入蒸压釜内,养护6~8小时即为成品砖块。本发明充分利用了尾矿渣和黄磷炉渣废弃资源,具有不占耕地、不污染环境、利废节能、成本低的显著特点。
综上所述,用黄磷炉渣用于水泥掺合料、生产建筑砌块、水处理剂、微晶玻璃、黄磷炉渣作配料之一生产加气砌块等已有报导,但以黄磷炉渣作基体材料,用于加气砌块的生产还未见报导。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种黄磷炉渣基加气砌块的方法,是以黄磷炉渣为主要材料生产加气砌块的方法,为黄磷炉渣的资源化应用提供一种新技术。
本发明方法黄磷炉渣用量大,无外加增强材料或辅助材料,具有生产工艺简单、操作方便、能耗低的特点,具体制备步骤包括:
(1)将黄磷炉渣湿磨至粒度为过325目方孔筛筛余量小于5%,调整黄磷炉渣含水量至40~50%,然后加入黄磷炉渣干基质量5~7%的碱激发剂,均化后加入黄磷炉渣干基质量0.2~0.4%的助剂,最后再加入黄磷炉渣干基质量0.05~0.07%的铝粉,其中铝粉用水稀释后再加入搅拌均化制成浆料;
(2)将步骤(1)制得的浆料在常温条件下发泡并静置养护的得到生坯;
(3)将生坯用蒸汽养护即得到加气砌块产品。
所述黄磷炉渣是电炉法黄磷生产过程中产生的水淬渣。
所述碱激发剂为工业水玻璃,模数为2.8~3.2,波美度为45~48Be 。
所述助剂为日常家用洗洁精,例如:立白洗洁精、雕牌洗洁精。
所述加入碱激发剂均化是以150转/分的速率搅拌均匀。
所述加入铝粉搅拌均化是以500转/分的转速搅拌均化。
所述铝粉为市售加气砌块通用型铝粉。
所述铝粉加水稀释为浓度10wt%的溶液。
所述静置养护的时间为6小时。
所述蒸汽养护的条件是在1.2MPa的条件下养护12小时。
本发明的原理为:黄磷炉渣为电炉法黄磷生产的水淬渣,其主要化学成份为CaO和SiO2,由于经过了高温水淬骤冷,其矿物主要以非晶态形式存在,具有良好的反应活性,能够在碱性激发剂下重新溶解、结晶,表现出胶凝特性。
由于在黄磷生产中为了降低固熔体的熔融温度,采用外加蛇纹石等主要含SiO2的物质用以形成钙的硅酸盐低共熔物,降低排渣温度,因此,在保证液态排渣操作性的条件下,为了降低能耗,其钙硅摩尔比一般控制在1.1~1.5之间,故在黄磷炉渣中,钙多而硅少,当采用石灰作活性激发剂时,激发效果较差,难以提高制品的强度。因此,本发明人依据土聚水泥的水化原理,在黄磷炉渣的浆体中加入水玻璃,通过黄磷炉渣中无定型氧化钙或硅酸钙盐的水解,与水玻璃反应生成硅酸钙和氢氧化钠,在水玻璃和氢氧化钠的共同作用下,进一步促进黄磷炉渣的水化,最终生成含有Si-O-Al的土壤聚合物结构和水化硅酸钙,为砌块提供强度,同时,反应生成的氢氧化钠为铝粉反应提供碱源,达到发泡的目的。由于水玻璃粘度较大,有利于气泡的稳定,但不利于气泡的长大,因此,采用添加洗涤剂用以改善浆体表面张力,保证气泡的形成与稳定;养护温度与黄磷炉渣的活性密切相关,提高养护温度可加速黄磷炉渣溶解和胶结强度,故本发明采用1.2MPa的蒸汽对生坯进行后期养护,保证最终产品的质量。
本发明的有益效果是:与现有加气砌块相比,不需加石灰、水泥、砂子等其它增强材料或辅助材料,亦不需再加氢氧化钠为发泡提供碱源,黄磷炉渣用量大,发泡和静置养护在常温下操作,操作简单,能耗低。
总之,本发明结合我国黄磷炉渣量大、利用价值低的实际情况,充分利用黄磷炉渣的矿物组成和化学特性,在水玻璃的激发下,初步形成土壤聚合物及水化硅酸钙等为主体的矿物结构,为加气砌块提供强度和发泡碱源,其产品性能符合建筑用承重和非承重墙体材料质量要求。砌块以黄磷炉渣为主要原材料,使用量大,产品附加值高,为黄磷炉渣的资源化利用开辟了一条新的利用途径。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步说明。
实施方式一:如图1所示,本发明的黄磷炉渣基加气砌块的方法为:物料配比(物质计量单位均为质量份):黄磷炉渣100份,水玻璃5份,铝粉0.05份,洗涤剂0.2份;
(1)先将黄磷炉渣用球磨机采用湿磨磨至放于现有技术中的常规内,粒度要求为过325目方孔筛筛余量小于5%,分析含水量后称取20kg折干基黄磷炉渣粉,再加水调至水份含量为40%,按上述比例称取模数为2.8,波美度为48Be的水玻璃1kg,洗洁精0.04kg,在转速可调的常规搅拌器内以150转/分的转速搅拌均化,称取10g铝粉后加100g水混合分散,加入前述均化的黄磷炉渣浆体中,再以500转/分的转速搅拌均化,制成浆料;
(2)将上述(1)的浆料注入尺寸为300×400×600的养护箱内,常温发泡并静置养护6hr后脱模得生坯;
(3)将上述(2)步骤的生坯切割成所需尺寸;
(4)将上述(3)步骤切割好的生坯放入蒸压釜内,用1.2MPa蒸汽养护12hr,即得加气砌块产品。
将养护好的砌块切割成100×100×100的立方体进行性能检测,检测结果如下:抗压强度3.87MPa,容重0.79g/m3,收缩值0.45mm/m,重量损失3.7%,抗冻性强度损失16.78%。
实施方式二:如图1所示,本发明的黄磷炉渣基加气砌块的方法为:配方组成(物质计量单位均为质量份):黄磷炉渣100份;水玻璃7份,铝粉0.07份,洗涤剂0.4份;
(1)先将黄磷炉渣用球磨机采用湿磨磨至放于现有技术中的常规内,粒度要求为过325目方孔筛筛余量小于5%,分析含水量后称取20kg折干基黄磷炉渣粉,再加水调至水份含量为50%,按上述比例称取模数为3.0,波美度为45Be的水玻璃1.4kg,洗洁精0.08kg,在转速可调的常规搅拌器内以150转/分的转速搅拌均化,称取14g铝粉后加140g水混合分散,加入前述均化的黄磷炉渣浆体中,再以500转/分的转速搅拌均化,制成浆料;
(2)将上述(1)的浆料注入尺寸为300×400×600的养护箱内,常温发泡并静置养护4hr后脱模得生坯;
(3)将上述(2)步骤的生坯切割成所需尺寸;
(4)将上述(3)步骤切割好的生坯放入蒸压釜内,用1.2MPa蒸汽养护12hr,即得加气砌块产品。
将养护好的砌块切割成100×100×100的立方体进行性能检测,检测结果如下:抗压强度2.64MPa,容重0.52g/m3,收缩值0.77mm/m,重量损失4.7%,抗冻性强度损失20.4%。
 实施方式三:如图1所示,本发明的黄磷炉渣基加气砌块的方法为:物料配
比(物质计量单位均为质量份):黄磷炉渣100份;水玻璃5份,铝粉0.06份,洗涤剂0.3份;
(1)先将黄磷炉渣用球磨机采用湿磨磨至放于现有技术中的常规内,粒度要求为过325目方孔筛筛余量小于5%,分析含水量后称取20kg折干基黄磷炉渣粉,再加水调至水份含量为48%,按上述比例称取模数为3.0,波美度为46Be的水玻璃1kg,洗洁精0.06kg,在转速可调的常规搅拌器内以150转/分的转速搅拌均化,称取12g铝粉后加120g水混合分散,加入前述均化的黄磷炉渣浆体中,再以500转/分的转速搅拌均化,制成浆料;
(2)将上述(1)的浆料注入尺寸为300×400×600的养护箱内,常温发泡并静置养护5hr后脱模得生坯;
(3)将上述(2)步骤的生坯切割成所需尺寸;
(4)将上述(3)步骤切割好的生坯放入蒸压釜内,用1.2MPa蒸汽养护12hr,即得加气砌块产品。
将养护好的砌块切割成100×100×100的立方体进行性能检测,检测结果如下:抗压强度3.98MPa,容重0.65g/m3,收缩值0.46mm/m,重量损失4.2%,抗冻性强度损失19.32%。
实施方式四:如图1所示,本发明的黄磷炉渣基加气砌块的方法为:物料配
比(物质计量单位均为质量份):黄磷炉渣100份,水玻璃6份,铝粉0.07份,洗涤剂0.3份;
(1)先将黄磷炉渣用球磨机采用湿磨磨至放于现有技术中的常规内,粒度要求为过325目方孔筛筛余量小于5%,分析含水量后称取20kg折干基黄磷炉渣粉,再加水调至水份含量为50%,按上述比例称取模数为3.0,波美度为47Be的水玻璃1.2kg,洗洁精0.06kg,在转速可调的常规搅拌器内以150转/分的转速搅拌均化,称取14g铝粉后加140g水混合分散,加入前述均化的黄磷炉渣浆体中,再以500转/分的转速搅拌均化,制成浆料;
(2)将上述(1)的浆料注入尺寸为300×400×600的养护箱内,常温发泡并静置养护5hr后脱模得生坯;
(3)将上述(2)步骤的生坯切割成所需尺寸;
(4)将上述(3)步骤切割好的生坯放入蒸压釜内,用1.2MPa蒸汽养护12hr,即得加气砌块产品。
将养护好的砌块切割成100×100×100的立方体进行性能检测,检测结果如下:抗压强度3.87MPa,容重0.72g/m3,收缩值0.45mm/m,重量损失3.7%,抗冻性强度损失16.78%。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种黄磷炉渣基加气砌块的方法,其特征在于具体步骤包括:
(1)将黄磷炉渣湿磨至粒度为过325目方孔筛筛余量小于5%,调整黄磷炉渣含水量至40~50%,然后加入黄磷炉渣干基质量5~7%的碱激发剂,均化后加入黄磷炉渣干基质量0.2~0.4%的助剂,最后再加入黄磷炉渣干基质量0.05~0.07%的铝粉,其中铝粉用水稀释后再加入搅拌均化制成浆料;
(2)将步骤(1)制得的浆料在常温条件下发泡并静置养护的得到生坯;
(3)将生坯用蒸汽养护即得到加气砌块产品。
2.根据权利要求1所述的黄磷炉渣基加气砌块的方法,其特征在于:所述黄磷炉渣是电炉法黄磷生产过程中产生的水淬渣。
3.根据权利要求1所述的黄磷炉渣基加气砌块的方法,其特征在于:所述碱激发剂为工业水玻璃,模数为2.8~3.2,波美度为45~48Be 。
4.根据权利要求1所述的黄磷炉渣基加气砌块的方法,其特征在于:所述助剂为洗洁精。
5.根据权利要求1所述的黄磷炉渣基加气砌块的方法,其特征在于:所述加入碱激发剂均化是以150转/分的速率搅拌均匀。
6.根据权利要求1所述的黄磷炉渣基加气砌块的方法,其特征在于:所述加入铝粉搅拌均化是以500转/分的转速搅拌均化。
7.根据权利要求1所述的黄磷炉渣基加气砌块的方法,其特征在于:所述铝粉加水稀释为浓度10wt%的溶液。
8.根据权利要求1所述的黄磷炉渣基加气砌块的方法,其特征在于:所述静置养护的时间为6小时。
9.根据权利要求1所述的黄磷炉渣基加气砌块的方法,其特征在于:所述蒸汽养护的条件是在1.2MPa的条件下养护12小时。
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