CN108409248A - 一种工业固废原状磷石膏砌块及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，具体的就是一种工业级固废原状磷石膏砌块配方及其制备方法，该砌块由无需任何预处理的原状磷石膏、级配石料、农作物秸秆.泡沫颗粒、硫酸钠复合添加剂、矿渣粉，加水搅拌浇注成型自然养护制成，各原料的重量按％组成(质量)：原状磷石膏55‑70、级配石料8‑12、农作物废弃秸秆.泡沫颗粒0.2‑0.5、硅酸盐水泥8‑15、硫酸钠复合添加剂0.2‑1.5、矿渣粉5‑10、水5‑10。本发明同现行技术相比，有效地解决了磷石膏生产砌块前必须预处理如煅烧、水洗、石灰中和、蒸压复杂的处理工序，有效减少了环境二次污染，且生产的砌块强度高、耐水性强，能够促进废渣磷石膏清洁高效利用和石膏建材行业可持续健康发展。

Description

一种工业固废原状磷石膏砌块及其制备方法
技术领域
本发明涉及磷化工废渣磷石膏砌块及原料处理技术领域，具体的就是一种原状磷石膏砌块配方及其制备方法。
背景技术
磷石膏是湿法磷酸工业的副产物，主要成份二水硫酸钙(CaSO4-2H2O)其含量70-90％左右，还含有有机磷.硫氟类物质，是一种重要的可再生石膏资源，生产1t磷酸H3PO4(以100％P2O5计)可产生大约磷石膏废渣5t。据磷化工行业统计资料显示，近年来随着磷化工产业迅速发展，磷石膏年排放量数千万t，综合利用率30％左右，加上历年库存总量已超3亿t，磷石膏含有未分解的磷及伴生氟.硫.酸等多种对人体有害成份，目前，我国磷石膏废渣大部分采用筑坝露天堆放，不仅占用大量土地，对堆场的地质条件要求高、基建投资大、每年维修费用高，而且长期堆积给环境造成污染如土壤、地下水、大气等，因此，亟待加强对磷石膏废渣再生资源的清洁有效利用，一方面大量消耗堆积的磷石膏废渣，解决土地侵占和环境污染等问题；另一方面促进循环经济的发展，具有重要的社会、环境和经济意义。
综合现行利用磷石膏各方面的实践，尽管利用途径较多，但实际效果并不理想，生产墙材砌块、标砖类是磷石膏废渣有效利用途径之一，因建材市场容量大，加上传统的墙材产品如蒸压砌块类、烧结标砖类所生产的原料、工艺是国家禁止或逐渐取消的范围，这就为新型环保墙材的推广应用腾出了巨大的市场空间。因此，工业级固废制成新型墙材，既能解决磷石膏废渣清洁有效利用问题，减轻磷化工行业的环境压力，又能为墙材市场提供质优价廉的新品种，对于实施循环经济和节能减排战略目标具有重要的现实意义。
现行利用磷石膏废渣生产砌块、标砖原料处理方式：由于磷矿来源复杂，磷酸生产工艺各异，导致磷石膏废渣含有较多不同成份的杂质，其主要分为三种：1.可溶性磷酸.磷酸盐(H3pO4.H2pO4.Hpo4)，2.难溶性共晶磷(caHpo4.2H2o，3.难溶性氟化物(caf2.casif6)等，正是由于这些有害杂质的存在会使石膏浆料浇注后凝结时间延长、产品结构疏松、强度降低，钠、钾、盐则会使干燥后石膏制品出现晶花并粉化，因此，使用前必须预处理如煅烧、蒸压(脱水)制成半水硫酸钙(CaSO4.1/2H2O)就是建筑石膏粉、水洗(浮选)、石灰中和等，但下游产品质量还是难以掌控，特别是砌块类，主要表现在强度低不耐潮湿只能做内隔墙，不仅增加了单位成本(处理1t综合成本80-100元)同时造成环境二次污染。
发明内容
本发明的目的就是为解决上述问题而提供一种工业固废原状磷石膏砌块配方及其制备方法，其特征在于原状磷石膏生产前无需任何预处理直接使用，材料利用率高，产品性能优异、生产过程无三废、成本低廉和制备工艺简单、快捷、高效。
为实现上述目的本发明公开了一种工业固废原状磷石膏砌块配方及其制备方法，由原状磷石膏、级配石料、废弃农作物秸秆·泡沫颗粒、硅酸盐水泥、硫酸钠复合添加剂、矿渣粉加水搅拌浇注成型静养4-6h脱模，自然养护28d制成，各原料的重量％为：原状磷石膏55-70，级配石料8-12，废弃农作物秸秆.泡沫颗粒0.2-0.5，硅酸盐水泥8-15，硫酸钠复合添加剂0.2-1.5，矿渣粉5-10，水5-10。
作为优选，所述一种工业固废原状磷石膏砌块，其特征在于硫酸钠与二乙醇胺三乙醇胺.氯盐.亚硝酸钠.石膏，按比例复合比单掺效果更好，具体组份组成：(质量％)硫酸钠1.5、氯盐0.5、亚硝酸钠0.5、二乙.三乙醇胺混合液0.05、石膏2、该组份比单掺硫酸钠1-2提高早期强度50-80％。
作为优选，所述硅酸盐水泥是指熟料占95％的4种矿物集合体经水化后生成的水化硅酸钙凝胶、氢氧化钙晶体、水化铝酸钙晶体、水化铁酸钙凝胶等水化产物浆料浇注后在4-6h能脱模之时形成的强度中起着至关重要的作用。
进一步地，所述水化硅酸钙凝胶和水化氢氧化钙晶体是硅酸二钙的水化产物，浇注后虽然前期水化反应缓慢但对后期龄期砌块养护28d期间的强度增长起着关键作用。
作为优选，所述级配石料为直径4-7mm的碎石屑再配以直径大于1-2mm的砾石(砾砂)，由于级配石料的掺合不仅大大提高了产品抗压、抗折性能还节约了胶结材料的用量。
具体实施方式
本发明通过下列技术方案来实施：
本发明公开了一种工业固废原状磷石膏砌块及其制备方法，由原状磷石膏、硅酸盐水泥、硫酸钠复合料、废弃农作物秸秆.泡沫颗粒、矿渣粉、级配石料、加水搅拌制成熟料浇注在规格为(单位：毫米)600×200×300集成模具中，静养4-6h达到初凝强度液压顶升脱模养护28d制成，各原料按比重为磷石膏55-70％、级配石料8-12％、农作物秸秆.泡沫颗粒0.2-0.5％、硫酸钠复合添加剂0.2-1.5％、矿粉5-10％、硅酸盐水泥8-15％、水5-10％。
作为优选，所述硫酸钠复合添加剂的组份组成：(质量)硫酸钠1.5％、氯盐0.5％、二乙醇胺.三乙醇胺混合液0.05％、石膏2％、掺合硫酸钠复合添加剂0比单掺硫酸钠1-1.6％能提高早期强度50-80％，未掺硫酸钠复合添加剂从浇注至达到初凝强度需要12h才能脱模，按水泥质量添加0.2-1.5％从浇注至达到初凝强度只要4-6h可脱模。
作为优选，废弃农作物秸秆，泡沫颗粒的存在既减轻了砌块的溶重、增强了隔音.保温性能又可使农作物废弃秸秆.泡沫颗粒得到有效循环利用及减少了环境污染。
进一步地，所述矿渣粉为潜在性和水硬性材料，从下料水化开始70h后在有养护的环境下配合水泥熟料中的硅酸二钙强度逐渐增长，按比重为5-10％。
进一步地，原状磷石膏砌块其特征在于所述的水的比重为5-10％是考虑到原状磷石膏伴生水份在10-15％左右(拌料前要测试实际含水量因为水份比例是否适宜是判断在所设计的时间内达到脱模强度的参考依据)。
作为优选，所述原料配合比在混合前下料顺序为：秸秆.泡沫颗粒、级配石料、磷石膏、矿渣粉、水泥、水、硫酸钠复合添加剂。
本发明公开了一种工业固废原状磷石膏砌块及其制备方法，该石膏砌块由下列原料按重量％组成：原状磷石膏55-70、硅酸盐水泥8-15、硫酸钠复合添加剂0.2-1.5、废弃农作物秸秆(需加工成直径4-6mm颗粒).泡沫颗粒(直径5-7mm)0.2-0.5、矿渣粉5-10、级配石料8-12，加水5-10按设计顺序下料快速搅拌制得熟料浇注成型，经静养4-6h液压顶升脱模，自然养护28d断裂荷载(N)大于2000。溶重1600-1900kg/m3，成品规格及名称为(mm)600*200*300空心石膏砌块。其特征为空心.轻质.高强.耐水。
综合上述内容，本发明制备的高强耐水石膏砌块于2015年11月12日经武汉产品质量监督检验建材站出具的检验报告单显示：依据JC/T698-2010标准要求断裂荷载≥2000(计量单位N)，本发明制备的样品经检验断裂荷载(N)2997，为合格品，从上述数据可以看出，本发明方法制备的工业级固废原状磷石膏砌块在断裂荷载上与现行墙材市场石膏砌块相比力学性能较为优异。材料的结构和组份决定其性能，本发明配方遵循着这一原则，经无数次潜心摸索、试验、实践、失败、再实践，在上百种可参考的材料中选到了经多次优化的可靠实用的配方，其工业废渣有效利用率相比传统利用率提高了15％左右。由于材料体系的相互作用，在保持传统石膏砌块诸多优良性能上均有不同程度的提高。
本发明同现有利用工业废渣生产磷石膏砌块技术相比，有三个创新点：1、利用前无需任何预处理直接配料生产，减去了高昂的设备投资、复杂、繁琐的处理程序以及所造成的环境二次污染，2生产的砌块、标砖产品强度高耐水性强，适合砌筑高.低层建筑的内外墙。解决了现行石膏砌块强度低.不耐潮湿只能砌筑内隔墙的弊端，3、同现有的制备工艺生产的石膏砌块综合成本按每m3出厂价作比照，本发明制备的原状磷石膏砌块每m3成品综合成本按出厂价相比低30％左右。
以上所述，仅为本发明较实用的例子而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明所涉及的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工业固废原状磷石膏砌块配方及其制备方法，其特征在于：由原状磷石膏、级配石料、废弃秸秆.泡沫颗粒、硅酸盐水泥、硫酸钠复合添加剂、矿渣粉加水搅拌浇注成型，静养4-6h液压顶升脱模自然养护28d制成，各原料比重为原状磷石膏55-70％，级配石料8-12％、农作物秸秆、泡沫颗粒0.2-0.5％、硅酸盐水泥8-15％，硫酸钠复合添加剂0.2-1.5％，矿渣粉5-10％，水5-10％。
2.如权利要求1工业固废原状磷石膏砌块，其特征在于所述硫酸钠复合添加剂的掺量按水泥质量的0.2-1.5％。
3.如权利要求2工业固废原状磷石膏砌块，其特征在于所述硫酸钠与三乙醇胺.氯盐.亚硝酸钠.石膏等按比例复合比单掺效果更好。
4.如权利要求3原状磷石膏砌块，其特征在于所述硫酸钠复合添加剂的组份组成：硫酸钠1.5％，氯盐0.5％，亚硝酸钠0.5％，二乙.三乙醇胺混合液0.05％，石膏2％，该组份比单掺硫酸钠提高早期强度50-80％。
5.如权利要求所述工业固废原状磷石膏砌块，其特征在于所述废弃农作物秸秆.泡沫颗粒的掺入既减轻了溶重、增加了隔音、保温性能。
6.如权利要求所述原状磷石膏砌块，所述矿渣粉它是潜在性和水硬性材料，从下料水化开始在硅酸盐水泥激发下70h后强度逐渐增加按比重为5-10％。
7.如权利要求所述原状磷石膏砌块，其特征在于所述掺入水的比重为5-10％是考虑到原状磷石膏伴生水份在10-15％左右。
8.如权利要求所述原状磷石膏砌块下料顺序为：秸秆.泡沫颗粒、级配石料、矿渣粉、原状磷石膏、水泥、水、硫酸钠复合添加剂。
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