CN105294077A

CN105294077A - 一种磷石膏为原料制备外墙贴面砖的工艺方法

Info

Publication number: CN105294077A
Application number: CN201510742464.4A
Authority: CN
Inventors: 李伯刚; 罗洪波
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2015-11-05
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2016-02-03

Abstract

本发明公开了一种磷石膏为原料制备外墙贴面砖的工艺方法,将工业废料磷石膏为主要原料制造外墙贴面砖。磷石膏经干燥、研磨、筛分、350～450℃脱水后，添加2～6％烧结助剂，混匀，模压成型，压坯经950～1100℃烧结和950℃的釉烧即得到可用作外墙贴面砖的釉面磷石膏陶瓷制品。本发明除对磷石膏进行了脱水处理外，其余工艺均与普通粘土干压陶瓷制备工艺无异，制品性能能够满足外墙砖的使用要求，烧结温度也低于普通干压陶瓷，可用现有墙地砖工艺设备进行生产，能耗较低，磷石膏占比高达90％以上，是磷石膏有效利用的新途径。

Description

一种磷石膏为原料制备外墙贴面砖的工艺方法

技术领域

本发明属于工业废物利用和建筑装饰材料领域，具体涉及一种用工业废料磷石膏制外墙陶瓷贴面砖的工艺方法。

背景技术

磷石膏是用磷矿石湿法生产磷酸及各种磷酸盐的副产物(主要成分为二水石膏，还含有磷、氟、铁、铝及少量重金属等杂质)，排放量巨大(每生产1吨磷石膏约产出5吨磷石膏)，但目前利用率很低，至今没有找到有效的利用途径，大量未利用的磷石膏仍旧堆积如山，既占用土地，增加企业负担，还会污染环境。

现行磷石膏的利用途径有：(1)预处理后用作水泥缓凝剂。这是目前磷石膏占比最大的利用途径，但受磷石膏中所含杂质的影响，与普通石膏缓凝剂相比，其性能和成本并无优势；(2)先脱水制成半水石膏，再水化制造纸面石膏板和墙体材料。受磷石膏中所含杂质的影响，与普通石膏制品相比，其产品性能和成本也没有竞争力；(3)加入粘土质原料制成烧结砖，性能远不及普通粘土砖，磷石膏在其中只是填充料；(4)利用其CaO、SO₃成分生产硫酸联产水泥。这本是磷石膏资源化利用最理想的途径，但目前工艺成本还较高，经济价值不大；(5)利用其可溶磷杂质的弱酸性用作碱性土壤调理剂，但应用范围受到很大限制；(6)用作硫磷肥料，效用有限。

由上可知，现有磷石膏利用方法并不能有效耗用大量产出的工业废料磷石膏。目前用磷石膏制外墙陶瓷贴面砖的研究未见报道。

发明内容

鉴于现有磷石膏利用技术的不足，本发明旨在将磷石膏通过高温烧结制成强度符合国家标准、耐久性满足使用要求的外墙贴面砖，为磷石膏废物利用开辟一条新路。

本发明实现发明目的的技术手段为：

一种磷石膏为原料制备外墙贴面砖的工艺方法，以工业废料磷石膏为主要原料制备外墙贴面砖,其特征在于，包含如下步骤:磷石膏经干燥、研磨、筛分粒度为过80目标准筛；筛分后于350～450℃下进行脱水处理，添加2～6％烧结助剂，混匀后经20兆帕压力模压成型,950～1100℃下完成烧结，然后在950℃釉烧后制得目标物外墙贴面砖；所述烧结助剂组成和配方量(wt％)为：SiO₂0～63％，Al₂O₃0～8％，B₂O₃0～32％，钾长石0～43％，CaO5％～10％，MgO0～3％，Na₂O0～14％，ZnO0～15％，ZrO₂0～11％，Na₂SiF₆0～5％。

进一步地，适宜的工艺条件如脱水(变二水磷石膏为无水磷石膏)温度和脱水时间、复合烧结助剂的配方和用量、烧结温度和保温时间都因磷石膏产出所涉及的磷矿原料的来源不同而有明显差异，甚至相同的矿源、不同的企业产出的磷石膏，其工艺条件也有所不同。

具体地，本发明适宜的工艺条件如下。

(1)适宜的脱水温度为350℃-450℃；适宜的脱水时间为0.5小时(h)～1小时(h)。

(2)烧结助剂的作用是在烧结温度形成部分熔融相促进磷石膏烧结，其配方组成(wt％)为：SiO₂0～63％，Al₂O₃0～8％，B₂O₃0～32％，钾长石0～43％，CaO5％～10％，MgO0～3％，Na₂O0～14％，ZnO0～15％，ZrO₂0～11％，Na₂SiF₆0～5％；烧结助剂的添加量为2％～6％。

(3)石膏的高温稳定性不及粘土，普通石膏通常在约1200℃即开始分解：CaSO₄→CaO+SO₃，1400℃分解完全；磷石膏因含有各种不同的杂质，晶格稳定性明显降低，有的甚至950℃即开始分解，分解产生的CaO将通过遇水放热膨胀反应对磷石膏烧结体的耐久性产生不利影响：CaO+H₂O→Ca(OH)₂，烧结时须兼顾烧结强度和烧结体的耐久性。本发明适宜的烧结温度为950℃～1100℃；在烧结温度下适宜的保温时间为1小时～3小时。

(4)釉料的化学组成(wt％)为：

釉烧工艺条件为950℃保温30分钟(min)

这样，本发明可以通过图1的工艺步骤实现。

本发明有以下有益效果

1、除对磷石膏进行了脱水处理外，其余工艺均与普通粘土干压陶瓷制备工艺无异，可用现有墙地砖工艺设备进行生产，制品性能能满足外墙砖的使用要求。

2、本发明所述工艺的烧结温度低于普通干压陶瓷，能耗较低。

3、本发明工艺制品的磷石膏占比高达90％以上，是磷石膏利用的有效途径。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明所述方法与工艺作进一步说明。

实施例1

取贵州某企业产出的磷石膏，经干燥、粉磨、80目筛分、450℃×30min脱水后，加入5％配方为31.51％B₂O₃、2.73％ZnO、4.19％MgO、6.36％CaO、42.29％钾长石、10.24％ZrO₂的烧结助剂，混匀，20MPa模压成型，1000℃×3h烧结，950℃×30min釉烧。所得釉面磷石膏陶瓷贴面砖试样的抗折强度(断裂强度)为34.09±0.22MPa，吸水率＜2％，达到了干压陶瓷中细炻砖的国家标准；经冻融循环检验，以实用形态参试的10个试样经100次冻融循环均完好无损；在抗热震性能检验中，参试的10个试样经10次热震循环后也均完好无损，完全能够满足外墙贴面砖的使用要求。

实施实例2

取安徽某企业产出的磷石膏，经干燥、粉磨、80目筛分，450℃×30min脱水后，加入5％配方为62.5％SiO₂、2.5％Al₂O₃、5.0％B₂O₃、7.0％CaO、7.0％ZnO、14.0％Na₂O、5.0％Na₂SiF₆的烧结助剂，混匀，20MPa模压成型，所得压坯再于950℃×1h烧结，950℃×30min釉烧。所得釉面磷石膏陶瓷贴面砖试样的抗折强度为30.73±0.49MPa，吸水率＜2％，达到了细炻干压陶瓷砖的国家标准；经冻融循环检验，以实用形态参试的10个试样经100次冻融循环，仅一个试样出现裂纹，其余试样均好无损；在抗热震性能检验中，参试的10个试样经10次热震循环，均完好无损。

Claims

1.一种磷石膏为原料制备外墙贴面砖的工艺方法，以工业废料磷石膏为主要原料制备外墙贴面砖,其特征在于，包含如下步骤:磷石膏经干燥、研磨、筛分粒度为过80目标准筛；筛分后于350～450℃下进行脱水处理，添加2～6％烧结助剂，混匀后经20兆帕压力模压成型,950～1100℃下完成烧结，然后在950℃釉烧后制得目标物外墙贴面砖；所述烧结助剂组成和配方量(wt％)为：SiO₂0～63％，Al₂O₃0～8％，B₂O₃0～32％，钾长石0～43％，CaO5％～10％，MgO0～3％，Na₂O0～14％，ZnO0～15％，ZrO₂0～11％，Na₂SiF₆0～5％。

2.根据权利要求1所述的磷石膏为原料制备外墙贴面砖的工艺方法，其特征在于，1000℃×3h烧结，950℃×30min釉烧。