CN109053112A - 一种采用脱硫石膏和生石灰制备的建材制品及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种采用脱硫石膏和生石灰制备的建材制品，按质量百分比计，该建材制品由70％～90％脱硫石膏和10％～30％生石灰组成；所述建材制品的水料比为0.1～0.3。脱硫石膏为二水石膏CaSO4·2H2O，含量≥93％；生石灰为生石灰粉。本发明是把制品放在通入二氧化碳的养护釜中进行养护。养护釜中碳化效率高，得到的制品不仅强度高：2h抗压强度≥18MPa、24h强度≥28MPa；而且耐水性能好，其耐水系数在0.90以上。本发明采用脱硫石膏和生石灰制备的建材制品强度高，耐水性能好，可在室外使用，克服了现有技术中使用建筑石膏所制备出的建筑制品只能用在室内使用的不足。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体是涉及一种采用脱硫石膏和生石灰制备的建材制品及其方法。
背景技术
脱硫石膏包括排烟脱硫石膏、硫石膏或FGD石膏、钛石膏等，主要成分和天然石膏一样，为二水硫石膏CaSO4·2H2O，含量≥93％。脱硫石膏是工业副产石膏，是一种固体废弃物，随着工业化进程的加速，产生的脱硫石膏也越来越多。目前，脱硫石膏主要用在建材行业中，如用作水泥的缓凝剂，将其煅烧制备半水石膏或硬石膏等，但要么用量较少，要么其制备的半水石膏或硬石膏性能不稳定，大量的脱硫石膏还主要以堆放为主，长期下去，会给环境和社会带来较大的负担。如果能将其利用，不仅可以避免其产生的不利影响，而且还能将其作为一种资源，使其变废为宝，具有较好的经济和社会效益。
此外，采用石膏制备的建材制品虽然具有较多的优点，如轻质、隔音、吸湿性好、抗火性好等优点，但其抗压强度低、耐水性差，极大地限制了其应用范围。为此，以脱硫石膏和生石灰为原材料，采用二氧化碳养护的技术，进行了石膏基建材制品的生产，一是可以大幅的利用或消耗脱硫石膏和二氧化碳，二是生产的石膏基建材制品的抗压强度和耐水性能得以大幅提升。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中不足；提出一种以脱硫石膏和生石灰为原料，采用高效碳酸化技术制备石膏基建材的方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种采用脱硫石膏和生石灰制备的建材制品，按质量百分比计，所述建材制品由70％～90％脱硫石膏和10％～30％生石灰组成；所述建材制品的水料比为0.1～0.3。
如上所述的建材制品，优选，所述脱硫石膏为二水石膏CaSO4·2H2O，含量≥93％；优选地，所述生石灰为生石灰粉。
如上所述的建材制品，优选，按质量百分比计，建材制品由75％～85％脱硫石膏和15％～25％生石灰组成；建材制品的水料比为0.15～0.25。
一种如上所述的建材制品的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)将脱硫石膏和生石灰按质量比例称取，倒入混料机中进行混料，在混料的过程中，控制混料机内的温度为160～190℃，湿度为80％～90％，混料时间为1小时，得混合干料；
2)按照设定的水料比称取水，并将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌均匀，得混合料浆；
3)将步骤2)中的混合料浆装入预先设定规格的模具中，采用台式电动压片机压制成型，压制成型的压力为1～5MPa，得到预先设定规格的制品；
4)将步骤3)中压制成型制品放入二氧化碳的养护釜中进行碳酸化养护，碳酸化养护时间为2～24h，得建材制品。
如上所述的制备方法，优选，所述步骤2)中，将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌时间为2～4分钟。
如上所述的制备方法，优选，所述步骤2)中，将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌时间为3分钟。
如上所述的制备方法，优选，所述步骤3)中，压制成型工艺处理时，稳压1～2分钟。
如上所述的制备方法，优选，所述步骤4)中，碳酸化养护时，通入二氧化碳的养护釜压力为0.2～0.3MPa。
如上所述的制备方法，优选，所述步骤4)中，碳酸化养护时，养护釜中二氧化碳浓度为95％～100％。
如上所述的制备方法，优选，所述步骤4)中，碳酸化养护时，通入二氧化碳的养护釜压力为0.3MPa，养护釜中二氧化碳浓度为99％。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
1、本发明的主要原料为建筑材料类通用材料，成本低，易于获取，适合工业化生产。本发明技术方案所采用的原料单一、种类较少，不需要添加任何外加剂，生产成本很低，适合大规模生产制造。
2、本发明是把制品放在通入二氧化碳的养护釜中进行养护。养护釜中碳化效率高，得到的制品不仅强度高(2h抗压强度≥18MPa，24h强度≥28MPa)，而且耐水性能好，其耐水系数在0.90以上。
3、本发明采用脱硫石膏和生石灰制备的建材制品强度高，耐水性能好，可在室外使用，克服了现有技术中使用建筑石膏所制备出的建筑制品只能用在室内使用的不足。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种采用建筑石膏和熟石灰制备的建材制品，按质量百分比计，该建材制品由70％～90％(例如71％、71.5％、72％、72.5％、73％、73.5％、74％、74.5％、75％、75.5％、76％、76.5％、77％、77.5％、78％、78.5％、79％、79.5％、80％、81％、81.5％、82％、82.5％、83％、83.5％、84％、84.5％、85％、85.5％、86％、86.5％、87％、87.5％、88％、88.5％、89％、89.5％、90％)脱硫石膏和10％～30％(例如11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％、15.5％、16％、16.5％、17％、17.5％、18％、18.5％、19％、19.5％、20％、21％、21.5％、22％、22.5％、23％、23.5％、24％、24.5％、25％、25.5％、26％、26.5％、27％、27.5％、28％、28.5％、29％、29.5％、30％)生石灰组成；建材制品的水料比为0.1～0.3(例如0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.20、0.21、0.22、0.23、0.24、0.245、0.25、0.255、0.26、0.265、0.27、0.275、0.28、0.285、0.29、0.295)。
进一步优选，生石灰为生石灰粉，且其技术要求应符合行业标准《建筑生石灰粉》(JC/T480—92)中的相关要求。
在本发明中脱硫石膏又称排烟脱硫石膏、硫石膏或FGD石膏，主要成分和天然石膏一样，为二水石膏CaSO4·2H2O，含量≥93％(例如93％、93.5％、94％、94.5％、95％、95.5％、96％、96.5％、97％、97.5％、98％、98.5％、99％、99.5％)。本发明中的水为洁净的自来水。
进一步优选，按质量百分比计，建材制品由75％～85％(例如75.5％、76％、76.5％、77％、77.5％、78％、78.5％、79％、79.5％、80％、81％、81.5％、82％、82.5％、83％、83.5％、84％、84.5％、85％)脱硫石膏和15％～25％(例如15％、15.5％、16％、16.5％、17％、17.5％、18％、18.5％、19％、19.5％、20％、21％、21.5％、22％、22.5％、23％、23.5％、24％、24.5％、25％)生石灰组成；建材制品的水料比为0.15～0.25(例如0.15、0.155、0.16、0.165、0.17、0.175、0.18、0.185、0.19、0.195、0.20、0.205、0.21、0.215、0.22、0.225、0.23、0.235、0.24、0.245、0.25)。
此外，本发明还提供一种石膏基建材制品的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
1)将脱硫石膏和生石灰按质量比例称取，倒入混料机中进行混料，在混料的过程中，控制混料机内的温度为160～190℃(例如161℃、162℃、163℃、164℃、165℃、166℃、167℃、168℃、169℃、170℃、171℃、172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃、178℃、179℃、180℃、181℃、182℃、183℃、184℃、185℃、186℃、187℃、188℃、189℃、190℃)，湿度为80％～90％(例如80.5％、81％、81.5％、82％、82.5％、83％、83.5％、84％、84.5.5％、85％、85.5％、86％、86.5％、87％、87.5％、88％、88.5％、89％、89.5％)，混料时间为1小时，得混合干料；
2)按照设定的水料比称取水，并将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌均匀，得混合料浆；
3)将步骤2)中的混合料浆装入预先设定规格的模具中，采用台式电动压片机压制成型，压制成型的压力为1～5MPa(例如1.2MPa、1.4MPa、1.5MPa、1.6MPa、1.8MPa、2.0MPa、2.2MPa、2.4MPa、2.5MPa、2.6MPa、2.8MPa、3.0MPa、3.2MPa、3.4MPa、3.5MPa、3.6MPa、3.8MPa、4.0MPa、4.2MPa、4.4MPa、4.5MPa、4.6MPa、4.8MPa、5.0MPa)，得到预先设定规格的制品；
4)将步骤3)中压制成型制品放入二氧化碳的养护釜中进行碳酸化养护，碳酸化养护时间为2～24h(例如3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h、24h)，得建材制品。
进一步优选，步骤2)中，将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌时间为2～4分钟(例如2.2分钟、2.4分钟、2.5分钟、2.6分钟、2.8分钟、3.0分钟、3.2分钟、3.4分钟、3.5分钟、3.6分钟、3.8分钟、3.9分钟)。优选地，将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌时间为3分钟。
进一步优选，步骤3)中，压制成型工艺处理时，稳压1～2分钟(例如1.1分钟、1.2分钟、1.3分钟、1.4分钟、1.5分钟、1.6分钟、1.7分钟、1.8分钟、1.9分钟、1.95分钟)。
再优选地，步骤3)中模具是直径为30mm的模具，制品的规格为Φ30×30mm。
进一步优选，步骤4)中，碳酸化养护时，通入二氧化碳的养护釜压力为0.2～0.3MPa(例如0.21MPa、0.22MPa、0.23MPa、0.24MPa、0.25MPa、0.26MPa、0.27MPa、0.28MPa、0.29MPa、0.30MPa)。
碳酸化养护时，养护釜中二氧化碳浓度为95％～100％(例如95.5％、96％、96.5％、97％、97.5％、98％、98.5％、99％、99.5％、99.6％、99.9％、99.92％、99.95％、99.99％)。
总而言之，本发明属于新型建筑材料技术领域，公开了一种以脱硫石膏和生石灰为原料，采用碳酸化养护技术，制备新型石膏基建筑材料制品的方法。将脱硫石膏(CaSO4·2H2O)和生石灰按一定的比例，在温度为160～190℃，湿度为80％～90％的条件下搅拌均匀的混合料，再按照0.1～0.3的水料比与水拌和，搅拌3±0.5分钟。将搅拌均匀的料，采用压制成型，静压强度1～5MPa，稳压1～2分钟。脱模后将成型好的制品放在通入二氧化碳的养护釜中养护，二氧化碳压力为0.2～0.3MPa；碳酸化养护2～24h，得到的制品不仅强度高，高达28MPa，而且耐水性能好，其耐水系数在0.90以上，可在室外使用。
实施例1：
本实施例中建材制品的制备方法包括如下步骤：
1)将70％脱硫石膏和30％生石灰按比例称取，装入混料机中，控制混料机内的温度为170℃，湿度为86％，搅拌一小时，混合并搅拌均匀，得混合干料；
2)按照水料比0.2的设定比例称取水，并将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌均3±0.5分钟，得混合料浆；
3)将步骤2)中的混合料浆装入模具中，采用压制成型工艺处理，压制成型的压力为3MPa，稳压1分钟，得压制成型制品；
4)将步骤3)中压制成型制品放入二氧化碳的养护釜中进行碳酸化养护，通入二氧化碳的养护釜压力为0.3MPa，养护釜中二氧化碳浓度为99％，养护得建材制品。
实施例2：
本实施例中建材制品的制备方法包括如下步骤：
1)将75％脱硫石膏和25％生石灰按比例称取，装入混料机中，控制混料机内的温度为181℃，湿度为88％，搅拌一小时，混合并搅拌均匀，得混合干料；
2)按照水料比0.2的设定比例称取水，并将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌均3±0.5分钟，得混合料浆；
3)将步骤2)中的混合料浆装入模具中，采用压制成型工艺处理，压制成型的压力为3MPa，稳压1分钟，得压制成型制品；
4)将步骤3)中压制成型制品放入二氧化碳的养护釜中进行碳酸化养护，通入二氧化碳的养护釜压力为0.3MPa，养护釜中二氧化碳浓度为99％，养护得建材制品。
实施例3：
本实施例中建材制品的制备方法包括如下步骤：
1)将80％脱硫石膏和20％生石灰按比例称取，装入混料机中，控制混料机内的温度为178℃，湿度为89％，搅拌一小时，混合并搅拌均匀，得混合干料；
2)按照水料比0.2的设定比例称取水，并将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌均3±0.5分钟，得混合料浆；
3)将步骤2)中的混合料浆装入模具中，采用压制成型工艺处理，压制成型的压力为3MPa，稳压1分钟，得压制成型制品；
4)将步骤3)中压制成型制品放入二氧化碳的养护釜中进行碳酸化养护，通入二氧化碳的养护釜压力为0.3MPa，养护釜中二氧化碳浓度为99％，养护得建材制品。
实施例4：
本实施例中建材制品的制备方法包括如下步骤：
1)将85％脱硫石膏和15％生石灰按比例称取，装入混料机中，控制混料机内的温度为182℃，湿度为83％，搅拌一小时，混合并搅拌均匀，得混合干料；
2)按照水料比0.2的设定比例称取水，并将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌均匀3±0.5分钟，得混合料浆；
3)将步骤2)中的混合料浆装入模具中，采用压制成型工艺处理，压制成型的压力为3MPa，稳压1分钟，得压制成型制品；
4)将步骤3)中压制成型制品放入二氧化碳的养护釜中进行碳酸化养护，通入二氧化碳的养护釜压力为0.3MPa，养护釜中二氧化碳浓度为99％，碳酸化养护得建材制品。
实施例5：
本实施例中建材制品的制备方法包括如下步骤：
1)将90％脱硫石膏和10％生石灰按比例称取，装入混料机中，控制混料机内的温度为183℃，湿度为87％，搅拌一小时，混合并搅拌均匀，得混合干料；
2)按照水料比0.2的设定比例称取水，并将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌均匀3±0.5分钟，得混合料浆；
3)将步骤2)中的混合料浆装入模具中，采用压制成型工艺处理，压制成型的压力为3MPa，稳压1分钟，得压制成型制品；
4)将步骤3)中压制成型制品放入二氧化碳的养护釜中进行碳酸化养护，通入二氧化碳的养护釜压力为0.3MPa，养护釜中二氧化碳浓度为99％，碳酸化养护得建材制品。
实施例6：
本实施例中建材制品的制备方法包括如下步骤：
1)将80％脱硫石膏和20％生石灰按比例称取，装入混料机中，控制混料机内的温度为179℃，湿度为83％，搅拌一小时，混合并搅拌均匀，得混合干料；
2)按照水料比0.1的设定比例称取水，并将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌均匀3±0.5分钟，得混合料浆；
3)将步骤2)中的混合料浆装入模具中，采用压制成型工艺处理，压制成型的压力为3MPa，稳压1分钟，得压制成型制品；
4)将步骤3)中压制成型制品放入二氧化碳的养护釜中进行碳酸化养护，通入二氧化碳的养护釜压力为0.3MPa，养护釜中二氧化碳浓度为99％，碳酸化养护得建材制品。
实施例7：
本实施例中建材制品的制备方法包括如下步骤：
1)将80％脱硫石膏和20％生石灰按比例称取，装入混料机中，控制混料机内的温度为187℃，湿度为89％，搅拌一小时，混合并搅拌均匀，得混合干料；
2)按照水料比0.3的设定比例称取水，并将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌均匀3±0.5分钟，得混合料浆；
3)将步骤2)中的混合料浆装入模具中，采用压制成型工艺处理，压制成型的压力为4MPa，稳压1.5分钟，得压制成型制品；
4)将步骤3)中压制成型制品放入二氧化碳的养护釜中进行碳酸化养护，通入二氧化碳的养护釜压力为0.2MPa，养护釜中二氧化碳浓度为95％，碳酸化养护得建材制品。
实施例8：
本实施例中建材制品的制备方法包括如下步骤：
1)将80％脱硫石膏和20％生石灰按比例称取，装入混料机中，控制混料机内的温度为185℃，湿度为81％，搅拌一小时，混合并搅拌均匀，得混合干料；
2)按照水料比0.2的设定比例称取水，并将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌均匀3±0.5分钟，得混合料浆；
3)将步骤2)中的混合料浆装入模具中，采用压制成型工艺处理，压制成型的压力为5MPa，稳压2分钟，得压制成型制品；
4)将步骤3)中压制成型制品放入二氧化碳的养护釜中进行碳酸化养护，通入二氧化碳的养护釜压力为0.3MPa，养护釜中二氧化碳浓度为99％，碳酸化养护得建材制品。
实施例9：
本实施例中建材制品的制备方法包括如下步骤：
1)将80％脱硫石膏和20％生石灰按比例称取，装入混料机中，控制混料机内的温度为179℃，湿度为88％，搅拌一小时，混合并搅拌均匀，得混合干料；
2)按照水料比0.2的设定比例称取水，并将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌均匀3±0.5分钟，得混合料浆；
3)将步骤2)中的混合料浆装入模具中，采用压制成型工艺处理，压制成型的压力为2MPa，稳压2分钟，得压制成型制品；
4)将步骤3)中压制成型制品放入二氧化碳的养护釜中进行碳酸化养护，通入二氧化碳的养护釜压力为0.25MPa，养护釜中二氧化碳浓度为100％，碳酸化养护得建材制品。
实施例10：
本实施例中建材制品的制备方法包括如下步骤：
1)将75％脱硫石膏和25％生石灰按比例称取，装入混料机中，控制混料机内的温度为168℃，湿度为87％，搅拌一小时，混合并搅拌均匀，得混合干料；
2)按照水料比0.1的设定比例称取水，并将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌均3±0.5分钟，得混合料浆；
3)将步骤2)中的混合料浆装入模具中采用压制成型工艺处理，压制成型的压力为3MPa，稳压1分钟，得压制成型制品；
4)将步骤3)中压制成型制品放入二氧化碳的养护釜中进行碳酸化养护，通入二氧化碳的养护釜压力为0.3MPa，养护釜中二氧化碳浓度为99％，养护得建材制品。
上述各个实施例中所制备的建材制品的各项性能列于下表1。
表1各实施例性能指标检验结果
综上所述，本发明的具体实施例具有如下有益技术效果：
1、本发明的主要原料为建筑材料类通用材料，成本低，易于获取，适合工业化生产。
2、本发明是把制品放在通入二氧化碳的养护釜中进行养护。养护釜中碳化效率高，得到的制品不仅强度高，2h抗压强度≥18MPa，24h强度≥28MPa，而且耐水性能好，其耐水系数高达1.0左右。
3、本发明采用脱硫石膏和生石灰制备的建材制品的强度高，耐水性能好，可在室外使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均在本发明待批权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种采用脱硫石膏和生石灰制备的建材制品，其特征在于，按质量百分比计，所述建材制品由70％～90％脱硫石膏和10％～30％生石灰组成；所述建材制品的水料比为0.1～0.3。
2.如权利要求1所述的建材制品，其特征在于，所述脱硫石膏为二水石膏CaSO4·2H2O，含量≥93％；
优选地，所述生石灰为生石灰粉。
3.如权利要求1所述的建材制品，其特征在于，按质量百分比计，建材制品由75％～85％脱硫石膏和15％～25％生石灰组成；建材制品的水料比为0.15～0.25。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的建材制品的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1)将脱硫石膏和生石灰按质量比例称取，倒入混料机中进行混料，在混料的过程中，控制混料机内的温度为160～190℃，湿度为80％～90％，混料时间为1小时，得混合干料；
2)按照设定的水料比称取水，并将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌均匀，得混合料浆；
3)将步骤2)中的混合料浆装入预先设定规格的模具中，采用台式电动压片机压制成型，压制成型的压力为1～5MPa，得到预先设定规格的制品；
4)将步骤3)中压制成型制品放入二氧化碳的养护釜中进行碳酸化养护，碳酸化养护时间为2～24h，得建材制品。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌时间为2～4分钟。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，将称取的水掺入到步骤1)中的混合干料中，拌和搅拌时间为3分钟。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，压制成型工艺处理时，稳压1～2分钟。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，碳酸化养护时，通入二氧化碳的养护釜压力为0.2～0.3MPa。
9.如权利要求4或8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，碳酸化养护时，养护釜中二氧化碳浓度为95％～100％。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，碳酸化养护时，通入二氧化碳的养护釜压力为0.3MPa，养护釜中二氧化碳浓度为99％。
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