CN107777985A - 一种工业废渣磷石膏砌块及其制备方法 - Google Patents

一种工业废渣磷石膏砌块及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工业废渣磷石膏砌块，由以下质量份数的组分组成：磷石膏240～420份，硅酸盐水泥熟料54～216份，磷酸二氢钾54～216份，助剂18～72份，水60～120份。工业废渣磷石膏砌块的制备方法包括(1)、按照配比称取磷石膏送入破碎机中破碎至平均颗粒为2～20mm；(2)、将(1)中的磷石膏置于搅拌机中，按照配比加入硅酸盐水泥熟料、磷酸二氢钾和助剂，搅拌均匀后，再加入相应配比的水，继续搅拌均匀，得到浆料；(3)、将(2)中浆料浇注成型，振实，自然养护3～24h即可脱模。本发明具有材料利用率高、性能优异、对环境友好、成本低廉和工艺简单的特点。

Description

一种工业废渣磷石膏砌块及其制备方法
技术领域
本发明涉及工业固体废弃物磷石膏的处理技术领域，具体为一种工业废渣磷石膏砌块及其制备方法。
背景技术
磷石膏是湿法磷酸工业的副产物，生产1t磷酸大约产出4.5～5t磷石膏。磷石膏的主要成分是(CaSO4·2H2O)，其质量分数可达90％以上，是一种重要的可再生石膏资源。近年来我国磷石膏的年排放量超过5000万吨，历年来磷石膏的堆放量累计超过7亿吨。尽管磷石膏的利用途径较多，但实际利用效果并不理想。我国磷石膏的资源化利用率很低，仅为4.3％～4.5％。磷石膏由于含有磷及氟等较多有害物质，如果任意排放会造成环境污染。筑坝堆存，不仅占地多、投资大、堆渣费用高，而且对堆场的地质条件要求高，长期堆积也会引起地表水及地下水的污染。因此磷石膏的处理成为与磷化工发展伴生的环保难题。
综合国内外在磷石膏综合利用方面的经验，墙体材料是磷石膏利用的有效途径。这是因为：建筑材料的市场容量大，可以大量消化磷石膏；二是目前国家大力推广新型墙体材料，“限粘禁实”墙改政策已经全面推广。因此，把磷石膏制成新型建筑材料，既能解决磷石膏的综合利用问题，减轻磷化工的环境压力，又能为建筑业提供新的建材品种，对于实施循环经济和节能减排战略目标的实现具有重要意义。
当前国内对磷石膏在新型建筑材料方面的综合利用研究有如下技术：
中国发明专利申请201310649891利用磷石膏制备石膏砌块的方法公开一种利用磷石膏制备石膏砌块的方法，本发明包括先将原料磷石膏进行预处理，再通过加压造粒，加热脱水，改性粉磨得到半水石膏；然后将得到半水石膏与成型外加剂以及短纤维混合均匀，加水搅拌得到浆料；将得到的浆料倒入磨具中，自然成型；待浆体硬化后，液压顶升出模，自然养护干燥，得到本石膏砌块。
中国发明专利申请CN201510017885磷石膏改性增强防潮石膏砌块公开了磷石膏改性增强防潮石膏砌块，它主要是由半水石膏、气化炉渣超微粉、激活剂和水制成，还添加了纤维。
中国发明专利申请CN201510718700.9一种分解磷石膏制备多孔砌块和硫酸的方法公开了一种分解磷石膏制备多孔砌块和硫酸的方法。其技术方案是：先以60～90wt％的磷石膏和10～40wt％的炭化稻壳为原料，外加原料0.5～2.0wt％的减水剂和50～100wt％的水，混合，制成泥料。然后外加所述原料0.5～1.0wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌，再外加所述原料1.0～2.5wt％的凝胶剂，搅拌，浇铸成型，自然干燥，脱模。110℃干燥5～10h，170℃烘烤5～10h，制得多孔预制块。最后将多孔预制块在氮气气氛和800～1000℃条件下进行催化分解反应，制得多孔砌块和二氧化硫气体；所制得的二氧化硫经氧化和吸收即得硫酸。
上述专利中制备的磷石膏砌块，从其性能上，存在强度过低缺陷；从其制备方法上，磷石膏需要进行预处理和加热，或者制备过程中需要烘烤、气氛中煅烧，导致能耗高、工艺复杂、生产周期长、成本高，在实际应用和推广中存在一定的难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种工业废渣磷石膏砌块及其制备方法，所用磷石膏不需经过任何处理直接使用，减小了磷石膏预处理和水洗除杂带来的二次污染和高成本问题，具有材料利用率高、性能优异、对环境友好、成本低廉和工艺简单。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种工业废渣磷石膏砌块，由以下质量份数的组分组成：磷石膏240～420份，硅酸盐水泥熟料54～216份，磷酸二氢钾54～216份，助剂18～72份，水60～120份。
进一步地，所述助剂为纳米二氧化硅和/或纳米二氧化钛。
进一步地，所述水的质量占比所有粉体重量的10％～20％。
一种工业废渣磷石膏砌块的制备方法，包括以下步骤：
(1)、按照配比称取磷石膏240～420份送入破碎机中破碎至平均颗粒为2～20mm；
(2)、将(1)中的磷石膏置于搅拌机中，按照配比加入硅酸盐水泥熟料54～216份、磷酸二氢钾54～216份和助剂18～72份，搅拌均匀后，再加入相应配比的水60～120份，继续搅拌均匀，得到浆料；
(3)、将(2)中浆料浇注成型，振实，自然养护3～24h即可脱模。
进一步地，步骤(2)中，搅拌速率均为100～300r/min。
进一步地，所述助剂为纳米二氧化硅和/或纳米二氧化钛。
进一步地，所述水的质量占比所有粉体重量的10％～20％。
本发明一种工业废渣磷石膏砌块及其制备方法，具有如下的有益效果：
第一、材料利用率高，在原料中加入磷酸二氢钾，促进了磷石膏与硅酸盐水泥熟料反应，得到了主要组分为硅酸钙和磷酸钙的砌块产品，有效提高了材料的利用率；
第二、性能优异，在原料中加入磷酸二氢钾，促进了磷石膏与硅酸盐水泥熟料反应，得到了主要组分为硅酸钙和磷酸钙的砌块产品，提高了砌块的抗压强度，隔音、防水和防火性能，通过在原料中加入了纳米助剂，与硅酸盐水泥熟料水化产物Ca(OH)2反应生成的CSH凝胶呈网络交织状结构，既可对固化体起到密实填充作用，又可增强固化体的胶凝性能，从而提高固化体的力学性能，表现为抗折强度的提高，因此得到高强度的磷石膏砌块；
第三、对环境友好，与磷石膏生产建筑材料相比，本发明所用磷石膏不需经过任何处理直接使用，减小了磷石膏水洗除杂带来的二次污染；
第四、成本低廉，与磷石膏生产建筑材料相比，本发明所用磷石膏不需经过任何处理直接使用，节能降耗，避免了磷石膏水洗除杂带来高成本问题；
第五、工艺简单，本发明所述工业废渣磷石膏砌块原料来源简单易得，制备工艺步骤简化，有效提高了其工艺可制作性，具有显著的社会经济效益。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及对本发明产品作进一步详细的说明。
实施例1
本发明公开了一种工业废渣磷石膏砌块，由以下质量份数的组分组成：磷石膏420份，硅酸盐水泥熟料135份，磷酸二氢钾54份，以纳米二氧化硅作为助剂72份，水90份。所述水的质量占比所有粉体重量的10％～20％。
在本实施例中，工业废渣磷石膏砌块是通过以下步骤制备的：
(1)、按照配比称取磷石膏420份送入破碎机中破碎至平均颗粒为2～20mm；
(2)、将(1)中的磷石膏置于搅拌机中，按照配比加入硅酸盐水泥熟料135份、磷酸二氢钾54份和以纳米二氧化硅作为助剂72份，搅拌均匀后，再加入相应配比的水90份，控制搅拌速率为100r/min，继续搅拌均匀，控制水的质量占比所有粉体重量的10％～20％，得到浆料；
(3)、将(2)中浆料浇注成型，振实，自然养护24h即可脱模。
实施例2
本发明公开了一种工业废渣磷石膏砌块，由以下质量份数的组分组成：磷石膏330份，硅酸盐水泥熟料54份，磷酸二氢钾216份，以纳米二氧化钛作为助剂45份，水60份。所述水的质量占比所有粉体重量的10％～20％。
在本实施例中，工业废渣磷石膏砌块是通过以下步骤制备的：
(1)、按照配比称取磷石膏330份送入破碎机中破碎至平均颗粒为2～20mm；
(2)、将(1)中的磷石膏置于搅拌机中，按照配比加入硅酸盐水泥熟料54份、磷酸二氢钾216份和以纳米二氧化钛作为助剂45份，搅拌均匀后，再加入相应配比的水60份，控制搅拌速率为300r/min，继续搅拌均匀，控制水的质量占比所有粉体重量的10％～20％，得到浆料；
(3)、将(2)中浆料浇注成型，振实，自然养护14h即可脱模。
实施例3
本发明公开了一种工业废渣磷石膏砌块，由以下质量份数的组分组成：磷石膏240份，硅酸盐水泥熟料216份，磷酸二氢钾135份，以纳米二氧化硅和纳米二氧化钛作为助剂18份，水120份。所述水的质量占比所有粉体重量的10％～20％。
在本实施例中，工业废渣磷石膏砌块是通过以下步骤制备的：
(1)、按照配比称取磷石膏240份送入破碎机中破碎至平均颗粒为2～20mm；
(2)、将(1)中的磷石膏置于搅拌机中，按照配比加入硅酸盐水泥熟料216份、磷酸二氢钾135份和以纳米二氧化硅和纳米二氧化钛作为助剂18份，搅拌均匀后，再加入相应配比的水120份，控制搅拌速率为200r/min，继续搅拌均匀，控制水的质量占比所有粉体重量的10％～20％，得到浆料；
(3)、将(2)中浆料浇注成型，振实，自然养护3h即可脱模。
实施例4
本发明公开了一种工业废渣磷石膏砌块，由以下质量份数的组分组成：磷石膏280份，硅酸盐水泥熟料180份，磷酸二氢钾80份，以纳米二氧化硅和纳米二氧化钛作为助剂30份，水80份。所述水的质量占比所有粉体重量的10％～20％。
在本实施例中，工业废渣磷石膏砌块是通过以下步骤制备的：
(1)、按照配比称取磷石膏280份送入破碎机中破碎至平均颗粒为2～20mm；
(2)、将(1)中的磷石膏置于搅拌机中，按照配比加入硅酸盐水泥熟料180份、磷酸二氢钾80份和以纳米二氧化硅和纳米二氧化钛作为助剂30份，搅拌均匀后，再加入相应配比的水80份，控制搅拌速率为130r/min，继续搅拌均匀，控制水的质量占比所有粉体重量的10％～20％，得到浆料；
(3)、将(2)中浆料浇注成型，振实，自然养护10h即可脱模。
实施例5
本发明公开了一种工业废渣磷石膏砌块，由以下质量份数的组分组成：磷石膏360份，硅酸盐水泥熟料100份，磷酸二氢钾100份，以纳米二氧化硅和纳米二氧化钛作为助剂60份，水100份。所述水的质量占比所有粉体重量的10％～20％。
在本实施例中，工业废渣磷石膏砌块是通过以下步骤制备的：
(1)、按照配比称取磷石膏360份送入破碎机中破碎至平均颗粒为2～20mm；
(2)、将(1)中的磷石膏置于搅拌机中，按照配比加入硅酸盐水泥熟料100份、磷酸二氢钾100份和以纳米二氧化硅和纳米二氧化钛作为助剂60份，搅拌均匀后，再加入相应配比的水100份，控制搅拌速率为180r/min，继续搅拌均匀，控制水的质量占比所有粉体重量的10％～20％，得到浆料；
(3)、将(2)中浆料浇注成型，振实，自然养护16h即可脱模。
为了有效评估本发明所述制备方法制备的工业废渣磷石膏砌块的性能，取市售的工业废渣磷石膏砌块作为对比例，分别进行性能测试，具体测试结果如表1所示：
表1吸湿率测试结果
从上表可以看出，本发明方法制备的工业废渣磷石膏砌块剂在耐压强度和断裂强度上，与传统方法制备得到的颗粒相比，力学强度较为优异。而且，由于选用工业废渣，其材料利用率较传统工艺提升了15％以上，加之工艺较传统的工艺大为简化，成本较传统工艺可有效节省20％以上。此外，由于材料体系的相互作用，在隔音、防水和防火性能均相对传统产品有不同程度的提升，拓展了其引用的范围。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种工业废渣磷石膏砌块，其特征在于由以下质量份数的组分组成：磷石膏240～420份，硅酸盐水泥熟料54～216份，磷酸二氢钾54～216份，助剂18～72份，水60～120份。
2.根据权利要求1所述的工业废渣磷石膏砌块，其特征在于：所述助剂为纳米二氧化硅和/或纳米二氧化钛。
3.根据权利要求1所述的工业废渣磷石膏砌块，其特征在于：所述水的质量占比所有粉体重量的10％～20％。
4.一种工业废渣磷石膏砌块的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)、按照配比称取磷石膏240～420份送入破碎机中破碎至平均颗粒为2～20mm；
(2)、将(1)中的磷石膏置于搅拌机中，按照配比加入硅酸盐水泥熟料54～216份、磷酸二氢钾54～216份和助剂18～72份，搅拌均匀后，再加入相应配比的水60～120份，继续搅拌均匀，得到浆料；
(3)、将(2)中浆料浇注成型，振实，自然养护3～24h即可脱模。
5.根据权利要求4所述的工业废渣磷石膏砌块的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，搅拌速率均为100～300r/min。
6.根据权利要求5所述的工业废渣磷石膏砌块及其制备方法，其特征在于：所述助剂为纳米二氧化硅和/或纳米二氧化钛。
7.根据权利要求6所述工业废渣磷石膏砌块的制备方法，其特征在于：所述水的质量占比所有粉体重量的10％～20％。
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