CN107445647B - 一种磷石膏页岩陶粒及其制备方法 - Google Patents

一种磷石膏页岩陶粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及磷石膏陶粒技术领域，尤其是一种磷石膏页岩陶粒及其制备方法，经过将磷石膏、铝矾土、页岩进行配比设计，并将页岩采用磷酸脲进行改性处理，提高造粒过程的粘结性能，增强制备的陶粒的各项性能参数，使得陶粒的堆积密度达到430kg/m3以下，筒压强度达到10.3MPa以上，极大程度的改善了陶粒的品质，使得磷石膏得到了大量的应用，降低了磷石膏的堆存量。

Description

一种磷石膏页岩陶粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及磷石膏陶粒技术领域，尤其是一种磷石膏页岩陶粒及其制备方法。
背景技术
磷石膏是我国磷肥产业主要的固体废弃物，主要成分是二水石膏和半水石膏。据不完全统计，我国磷石膏年排放总量超过5500万吨干基量，累计堆存量为2.5亿吨。随着我国高浓度磷肥的发展，磷石膏的排放量将会越来越大，不仅造成了严重的环境污染，也成为磷化工行业可持续发展面临的重大问题。因此，对磷石膏进行有效处理，已经刻不容缓。
现有技术中，对于磷石膏的处理，大多是将磷石膏作为添加料添加后应用，如专利号为201010249969.4的用煤泥、磷石膏、冶金废渣合成陶粒，将三种原料配合之后，经过制粒，烧制，自然冷却，使得陶粒的吸水率低于15％，堆积密度小于等于500kg/m3，筒压强度大于0.3MPa；再如专利号为200610201129.4的采用炼镁还原渣、水泥、石膏、发气剂混合均匀，加水搅拌均匀，用造粒机制成颗粒，养护15-24h，使得其可以用于建筑行业，解决废渣利用。
可见，在现有技术中，对于磷石膏作原料制备陶粒，其大多都不是以磷石膏为主要原料，而是将磷石膏作为辅料添加在主要原料中，将其制备成陶粒；这使得磷石膏难以得到大量的有效利用，使得磷石膏有效处理结果不理想，处理量较少，依然存在大量的堆存。
基于此，本研究者将磷石膏作为陶粒生产的主要原料，并经过对页岩等的用量进行配比设计，使得制备的陶粒品质较优，为磷石膏作为主要原料制备陶粒产品技术领域提供了一种新思路。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种磷石膏页岩陶粒及其制备方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种磷石膏页岩陶粒，原料成分为磷石膏60-80份、铝矾土5-10份、页岩10-20份，其中，页岩是经过磷酸脲改性处理的粉末。
优选，所述的原料成分为磷石膏70份、铝矾土8份、页岩15份。
优选，所述的磷酸脲改性，是将页岩研磨，并过80目筛后，取筛底料；将筛底料过160目筛，取筛面料；将筛面料与磷酸脲按照质量比为1:0.01～0.5干混，搅拌均匀，并置于温度为150-200℃处理3-7min，送入研磨机中，研磨，过120目筛，获得。
优选，所述的干混，筛面料与磷酸脲按照质量比为1:0.3混合。
优选，所述的磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙40-55％，二氧化硅22-28％，三氧化二铁7-18％，三氧化二铝10-15％，总量100％。
优选，所述的磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙48％，二氧化硅25％，三氧化二铁15％，三氧化二铝12％。
上述的磷石膏页岩陶粒制备方法，包括以下步骤：
(1)将磷石膏、铝矾土、页岩混合搅拌均匀，得混合物料A；加水，置于温度为40-60℃的环境中，放置处理2-6h，得到混合物料B；
(2)将混合物料B置于圆盘造粒机中，制备成5-25mm的颗粒；
(3)将颗粒置于焙烧炉或马沸炉中烧制，冷却后，制得磷石膏页岩陶粒。
优选，所述的加水，是使得水与混合物料A的水料质量比为0.1-0.9。
优选，所述的烧制，是将颗粒预热至100℃，再在20min将其升温至600℃，恒温0.5h，再在10min升温至1200℃，恒温1-3h，再在1h降温至300℃，冷却至常温，即可。
本发明创造中，采用的磷石膏是颗粒度小于等于2mm的颗粒状粉末。
采用的铝矾土是过筛目数大于80目的粉末状物料。
经过将磷石膏、铝矾土、页岩进行配比设计，并将页岩采用磷酸脲进行改性处理，提高造粒过程的粘结性能，增强制备的陶粒的各项性能参数，使得陶粒的堆积密度达到430kg/m3以下，筒压强度达到10.3MPa以上，极大程度的改善了陶粒的品质，使得磷石膏得到了大量的应用，降低了磷石膏的堆存量。
经过将磷石膏、铝矾土以及磷酸脲改性处理的页岩混合后，加水，在一定温度下存放，使得各原料成分之间相互作用，使得造粒粘结性能增强，粘结强度提高，结合烧制过程的温度以及时间的控制，使得对页岩改性的磷酸脲发生少量分解，使得陶粒产生空心状，降低堆积密度；并且控制分解程度，实现烧结强度增强，提高筒压强度，改善陶粒性能，使得制备的陶粒能够完全满足建筑行业作为骨料需求，提高了磷石膏应用范围。
经过对造粒而成的颗粒进行预热、快速升温，恒温，再升温，长时间恒温，再降温，使得陶粒结构发生熔融、玻化现象，有效的提高陶粒的筒压强度，使得达到11.1MPa以上，并且堆积密度大幅度的降低，达到了370kg/m3。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
磷石膏页岩陶粒，磷石膏60kg，铝矾土5kg，页岩10kg，其中页岩是与磷酸脲按照质量比为1:0.01干混合而成的粉末。
在制备过程中，是将磷石膏、铝矾土、页岩混合后，加水，搅拌均匀，置于圆盘造粒机中，造粒，得到颗粒，将颗粒置于焙烧炉中烧制，冷却至常温，即得。
得到的陶粒堆积密度为427kg/m3，筒压强度为10.4MPa。
实施例2
磷石膏页岩陶粒，磷石膏80kg，铝矾土10kg，页岩20kg，其中页岩是与磷酸脲按照质量比为1:0.5干混合而成的粉末。
磷石膏页岩陶粒制备方法，包括以下步骤：
(1)将磷石膏、铝矾土、页岩混合搅拌均匀，得混合物料A；加水，置于温度为60℃的环境中，放置处理6h，得到混合物料B；
(2)将混合物料B置于圆盘造粒机中，制备成25mm的颗粒；
(3)将颗粒置于马沸炉中烧制，冷却后，制得磷石膏页岩陶粒。
得到的陶粒堆积密度为430kg/m3，筒压强度为10.3MPa。
实施例3
磷石膏页岩陶粒，磷石膏70kg，铝矾土8kg，页岩15kg，其中页岩是与磷酸脲按照质量比为1:0.3干混合而成的粉末。
磷石膏页岩陶粒制备方法，包括以下步骤：
(1)将磷石膏、铝矾土、页岩混合搅拌均匀，得混合物料A；加水，水料比为0.1的质量比，置于温度为40℃的环境中，放置处理2h，得到混合物料B；
(2)将混合物料B置于圆盘造粒机中，制备成5mm的颗粒；
(3)将颗粒置于焙烧炉或马沸炉中烧制，冷却后，制得磷石膏页岩陶粒。
烧制，是将颗粒预热至100℃，再在20min将其升温至600℃，恒温0.5h，再在10min升温至1200℃，恒温1-3h，再在1h降温至300℃，冷却至常温，即可。
得到的陶粒堆积密度为350kg/m3，筒压强度为11.2MPa。
实施例4
磷石膏页岩陶粒，磷石膏69kg，铝矾土9kg，页岩12kg，其中页岩是与磷酸脲干混合而成的粉末：具体是将页岩研磨，并过80目筛后，取筛底料；将筛底料过160目筛，取筛面料；将筛面料与磷酸脲按照质量比为1:0.08干混，搅拌均匀，并置于温度为150℃处理3min，送入研磨机中，研磨，过120目筛，获得。所述的磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙40％，二氧化硅28％，三氧化二铁17％，三氧化二铝15％。
磷石膏页岩陶粒制备方法，包括以下步骤：
(1)将磷石膏、铝矾土、页岩混合搅拌均匀，得混合物料A；加水，水料比为00.9的质量比，置于温度为50℃的环境中，放置处理5h，得到混合物料B；
(2)将混合物料B置于圆盘造粒机中，制备成15mm的颗粒；
(3)将颗粒置于焙烧炉或马沸炉中烧制，冷却后，制得磷石膏页岩陶粒。
烧制，是将颗粒预热至100℃，再在20min将其升温至600℃，恒温0.5h，再在10min升温至1200℃，恒温1-3h，再在1h降温至300℃，冷却至常温，即可。
得到的陶粒堆积密度为340kg/m3，筒压强度为11.1MPa。
实施例5
磷石膏页岩陶粒，磷石膏80kg，铝矾土5kg，页岩17kg，其中页岩是与磷酸脲干混合而成的粉末：具体是将页岩研磨，并过80目筛后，取筛底料；将筛底料过160目筛，取筛面料；将筛面料与磷酸脲按照质量比为1:0.04干混，搅拌均匀，并置于温度为200℃处理7min，送入研磨机中，研磨，过120目筛，获得。所述的磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙48％，二氧化硅22％，三氧化二铁16％，三氧化二铝14％。
磷石膏页岩陶粒制备方法，包括以下步骤：
(1)将磷石膏、铝矾土、页岩混合搅拌均匀，得混合物料A；加水，水料比为0.8的质量比，置于温度为40℃的环境中，放置处理6h，得到混合物料B；
(2)将混合物料B置于圆盘造粒机中，制备成5mm的颗粒；
(3)将颗粒置于焙烧炉或马沸炉中烧制，冷却后，制得磷石膏页岩陶粒。
烧制，是将颗粒预热至100℃，再在20min将其升温至600℃，恒温0.5h，再在10min升温至1200℃，恒温1-3h，再在1h降温至300℃，冷却至常温，即可。
得到的陶粒堆积密度为357kg/m3，筒压强度为11.5MPa。
实施例6
磷石膏页岩陶粒，磷石膏60kg，铝矾土10kg，页岩10kg，其中页岩是与磷酸脲干混合而成的粉末：具体是将页岩研磨，并过80目筛后，取筛底料；将筛底料过160目筛，取筛面料；将筛面料与磷酸脲按照质量比为1:0.4干混，搅拌均匀，并置于温度为180℃处理5min，送入研磨机中，研磨，过120目筛，获得。所述的磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙48％，二氧化硅25％，三氧化二铁15％，三氧化二铝12％。
磷石膏页岩陶粒制备方法，包括以下步骤：
(1)将磷石膏、铝矾土、页岩混合搅拌均匀，得混合物料A；加水，水料比为0.3的质量比，置于温度为47℃的环境中，放置处理3h，得到混合物料B；
(2)将混合物料B置于圆盘造粒机中，制备成10mm的颗粒；
(3)将颗粒置于焙烧炉或马沸炉中烧制，冷却后，制得磷石膏页岩陶粒。
烧制，是将颗粒预热至100℃，再在20min将其升温至600℃，恒温0.5h，再在10min升温至1200℃，恒温1-3h，再在1h降温至300℃，冷却至常温，即可。
得到的陶粒堆积密度为361kg/m3，筒压强度为11.7MPa。

Claims (2)

1.一种磷石膏页岩陶粒，其特征在于，原料成分为磷石膏70份、铝矾土8份、页岩15份，其中，页岩是经过磷酸脲改性处理的粉末；
所述的磷酸脲改性，是将页岩研磨，并过80目筛后，取筛底料；将筛底料过160目筛，取筛面料；将筛面料与磷酸脲按照质量比为1:0.01～0.5干混，搅拌均匀，并置于温度为150-200℃处理3-7min，送入研磨机中，研磨，过120目筛，获得；
所述的磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙40-55％，二氧化硅22-28％，三氧化二铁7-18％，三氧化二铝10-15％，总量100％。
2.如权利要求1所述的磷石膏页岩陶粒，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
(1)将磷石膏、铝矾土、页岩混合搅拌均匀，得混合物料A；加水，置于温度为40-60℃的环境中，放置处理2-6h，得到混合物料B；
(2)将混合物料B置于圆盘造粒机中，制备成5-25mm的颗粒；
(3)将颗粒置于焙烧炉或马沸炉中烧制，冷却后，制得磷石膏页岩陶粒；
所述的加水，是使得水与混合物料A的水料质量比为0.1-0.9；
所述的烧制，是将颗粒预热至100℃，再在20min将其升温至600℃，恒温0.5h，再在10min升温至1200℃，恒温1-3h，再在1h降温至300℃，冷却至常温，即可。
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