CN105399392A - 半水磷石膏砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工业废渣利用领域，具体涉及一种用半水磷石膏制得的砖及其制备方法。本发明要解决的技术问题是提供一种能不用蒸制和煅烧处理就能用半水磷石膏制砖的技术。本发明的技术方案是提供一种半水磷石膏砖，是由以下原料制备而成：半水磷石膏50-80、激发剂1-2、粉煤灰8-20、水泥3-5、生石灰3-5、骨料5-20。本发明与现有技术相比，工艺简单，设备要求低，不需要使用蒸制和煅烧等步骤，且压制的压力也低。使用本发明方法能大量消耗磷石膏，节约土地，减少污染，具有重大的经济和社会意义。

Description

半水磷石膏砖及其制备方法

技术领域：

本发明属于工业废渣利用领域，具体涉及一种用半水磷石膏制得的砖及其制备方法。

背景技术

磷石膏是生产磷酸过程中排出的固体废渣，每生产1吨P₂O₅可得4-5吨的干渣磷石膏。根据湿法磷酸生产工艺的不同，副产的磷石膏成份也不同，如二水法磷酸工艺副产的磷石膏主要成份为CaSO₄·2H₂O，半水法磷酸工艺副产的磷石膏主要成份为CaSO₄·1/2H₂O。大量磷石膏排放不但占用土地而且污染环境，为了消除磷石膏对环境的污染，目前主要用磷石膏来制备水泥缓凝剂、建材等产品。

使用二水磷石膏生产石膏砖是消耗磷石膏的一个途径。但是，直接用二水磷石膏制砖，需要加入大量胶凝材料，而且成型过程要求很高的压力，因此通常先把二水磷石膏进行处理后再进行生产。如中国专利文献CN20061002005公开了一种将二水磷石膏在蒸汽中蒸制后在制备石膏砖的方法；中国专利文献CN100364917C中则公开了一种将二水磷石膏煅烧成半水磷石膏和无水磷石膏相混合的产物，再配合其他物料压制成型，养护的方法。

但是，以上方法都是将没有胶凝性的二水磷石膏蒸养或煅烧成具有一定胶凝性的半水石膏和无水石膏，从而使其具备胶凝性能，便于制砖的生产。这些技术虽然能够使用磷石膏，降低了对成型设备压力要求，但是对二水磷石膏进行蒸压或煅烧处理仍然是一个高能耗的过程，也大大增加了，而成本过高会使石膏砖的运距受限，难以大范围销售；同时，蒸制和煅烧过程中大量如煤炭等燃料的使用显然会不可避免的产生了新的污染，因此并没有很好的解决二水磷石膏对环境的污染问题。

本领域目前急需开发能减少污染和能耗，并能低成本地使用半水磷石膏制砖的技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能不用蒸制和煅烧处理就能用半水磷石膏制砖的技术，实现半水磷石膏的循环利用，解决工业废渣对环境的污染。

为实现上述目的，本发明提供一种半水磷石膏砖。该半水磷石膏砖,其特征在于是由以下原料制备而成：

半水磷石膏50-80％、激发剂1-2％、粉煤灰8-20％、水泥3-5％、生石灰3-5％、骨料5-20％。

其中，上述半水磷石膏砖的原料中的半水磷石膏为半水法磷酸工艺副产物。

其中，上述半水磷石膏砖的原料中的所述的激发剂为硫酸钠或硫酸钾中的至少一种。

其中，上述半水磷石膏砖的原料中的半水磷石膏的结晶水含量为为6％～12％。

其中，上述半水磷石膏砖的原料中所述的骨料为采石场碎石，含泥量不大于5％。其中，上述半水磷石膏砖的原料中所述水泥采用标号不低于42.5#的产品。

同时，本发明还提供了一种制备权上述的半水磷石膏制砖的方法。该方法包括以下步骤：

a、按照配比称取原料，将原料加水混合均匀，控制混合物料总含水率在10～15％；

b、将步骤a所得混合物料送入制砖机，以10～50MPa的压力压制成砖坯；

c、将砖坯静置1h～5h后送入养护室常压养护，温度控制在65～90℃，养护时间控制在8～16小时，得到半水磷石膏砖成品。

此外，本发明还提供了使用上述方法制备得到的半水磷石膏砖。

本发明的有益效果在于：创造性地使用了合适的激发剂和适当的原料比例，与现有技术相比，工艺简单，设备要求低，不需要使用蒸制和煅烧等步骤，且压制的压力也低。另外半水磷石膏掺量高，最高可达80％。而制得的石膏砖平均抗压在20Mpa以上，软化系数在0.85以上，其他各项指标均达到《混泥土实心砖》GB/T21144-2007，MU20的标准要求。使用本发明方法能大量消耗磷石膏，节约土地，减少污染，具有重大的经济和社会意义。

附图说明

图1是本发明的工艺示意图。

具体实施方式

半水物湿法磷酸工艺副产的半水磷石膏(CaSO₄·1/2H₂O)，由于其形貌为聚晶状而非α石膏的短柱状，且含有大量酸性杂质，不经过改性基本没有胶凝性能，一直难以进行资源化利用。发明人想到，如果能够通过合适的手段激发半水磷石膏潜在的胶凝性能，那么就可以直接用来生产石膏砖，这样不仅可以克服二水磷石膏直接生产石膏砖技术的弊病，简化工艺，节约能耗，降低生产成本，而且可以为半水磷石膏的资源化利用开辟新的途径。经过大量工作，终于得到了本发明的半水磷石膏砖配方及其制备工艺。

本发明主要是用半水磷石膏为原料生产标砖，其主要原料为半水磷石膏50-80、激发剂1-2％、粉煤灰8-20％、水泥3-5％、生石灰3-5％、骨料5-20％。优选的，上述原料中半水磷石膏的百分含量为60-80％。其中，上述半水磷石膏砖的原料中所述的骨料为采石场碎石，含泥量不大于5％，其粒度要求同一般制砖要求。其中，上述半水磷石膏砖的原料中所述水泥采用标号不低于42.5#的产品。上述的粉煤灰可以因地制宜的普通的产品即可，如能满足《GB1596-91用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的要求则更佳。

制备方法为：

a、按照配比称取原料，将原料加水混合均匀，控制混合物料总含水率在10～15％；

b、将步骤a所得混合物料送入制砖机，以10～50MPa的压力压制成砖坯；

c、将砖坯静置1h～5h后送入养护室常压养护，温度控制在65～90℃，养护时间控制在8～16小时，得到半水磷石膏砖成品。

本发明主要通过添加合适的激发剂使半水磷石膏获得胶凝性能，同时降低了砖体成型压力要求；激发剂使用硫酸钠或硫酸钾为佳。

而使用生石灰的添加，可以中和磷石膏中酸性杂质，并结合激发剂的作用，更好的促进半水磷石膏向二水石膏转化，形成二水石膏结晶结构网，提供标砖的早期强度。

而本发明在制备工艺中使用湿热养护工艺，能促进半水磷石膏砖中生成钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶，并使钙矾石包裹二水石膏形成密实的骨架结构。同时，硅酸钙胶凝料又能交叉搭接，将空隙填充，能为石膏砖提供优良的后期强度和耐水性。

下面结合实例说明本发明内容，本发明制备砖坯用YFJ4-40半自动液压水泥砖机进行。

实施例一、使用本发明方法用半水磷石膏制砖

原料配比以百分比计：半水磷石膏：60％，硫酸钠：1％，粉煤灰：10％，水泥：5％；生石灰：4％；骨料：20％。其中的半水磷石膏结晶水含量：7％，加水搅拌并调整调整原料总含水量为14％，，在成型压力为30MPa压制成尺寸为240×115×53mm的砖坯，静置2h后送入养护室湿热养护，在70℃养护12小时即得成品。

实施例二、使用本发明方法用半水磷石膏制砖

原料配比以百分比计：半水磷石膏：70％，硫酸钠：1％，粉煤灰：8％，水泥：4％；生石灰：4％；骨料：13％。其中的半水磷石膏结晶水含量：7％，加水搅拌并调整原料总含水量为14％，在成型压力为30MPa压制成尺寸为240×115×53mm的砖坯，静置2h后送入养护室湿热养护，在70℃养护12小时即得成品。

实施例三、使用本发明方法用半水磷石膏制砖

原料配比以百分比计：半水磷石膏：80％，硫酸钾：1％，粉煤灰：8％，水泥：3％；生石灰：3％；骨料：5％。其中的半水磷石膏结晶水含量：7％，加水搅拌并调整原料总含水量为14％，在成型压力为30MPa压制成尺寸为240×115×53mm的砖坯，静置2h后送入养护室湿热养护，在80℃养护12小时即得成品。

实施例四、使用本发明方法用半水磷石膏制砖

原料配比以百分比计：半水磷石膏：60％，硫酸钠：1％，粉煤灰：10％，水泥：4％；生石灰：5％；骨料：20％。其中的半水磷石膏结晶水含量：7％，加水搅拌并调整原料总含水量为14％，在成型压力为30MPa压制成尺寸为240×115×53mm的砖坯，静置2h后送入养护室湿热养护，在70℃养护16小时即得成品。

表1本发明制备的石膏砖配方及抗压强度

上述制备的石膏砖经检验，其平均抗压强度参见表1，其软化系数均在0.85以上，其他各项指标也均达到《混泥土实心砖》GB/T21144-2007，MU20的标准要求。

Claims (7)

1.一种半水磷石膏砖,其特征在于是由以下重量百分比的原料制备而成：

2.根据权利要求1所述的半水磷石膏砖，其特征在于：所述半水磷石膏为半水法磷酸工艺副产物。

3.根据权利要求1所述的半水磷石膏砖，其特征在于：所述的激发剂为硫酸钠或硫酸钾中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的半水磷石膏砖，其特征在于所述半水磷石膏结晶水为6％～12％。

5.根据权利要求1所述的半水磷石膏砖，其特征在于所述水泥标号不低于42.5#。

6.根据权利要求1所述的半水磷石膏砖，其特征在于所述原料中的骨料为碎石，含泥量不大于5％。

7.制备权利要求1～8任一项所述的半水磷石膏制砖的方法，其步骤包括：

a、按照配比称取原料，将原料加水混合均匀，控制混合物料总含水率在10～15％；

b、将步骤a所得混合物料送入制砖机，以10～50MPa的压力压制成砖坯；

c、将砖坯静置1h～5h后送入养护室常压养护，温度控制在65～90℃，养护时间控制在8～16小时，得到半水磷石膏砖成品。