CN112225519A - 一种提高石膏建材制品强度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高石膏建材制品强度的方法，其中，所述方法包括步骤：按重量计，将建材原料：β半水石膏、轻质骨料、黄磷渣、激发剂、保水剂、缓凝剂、减水剂、引气剂、增稠剂、防水剂、抗裂纤维称量、分类存放；之后，按材料分类确定对应所需石膏建材制品的制备要求，取原料的全部或部分原料，再按各石膏建材制品的生产步骤分别制成石膏墙体喷筑砂浆或无砂石膏自流平砂浆或有砂石膏自流平砂浆或发泡石膏板或石膏条板或石膏砌块。由本方法制备的各种石膏制品与现有同类产品比较，其强度可提升至30％‑600％，并扩大了

半水石膏粉的应用范围。

Description

一种提高石膏建材制品强度的方法

技术领域：

本发明涉及一种工业固废资源综合利用领域的资源材料提升其利用率的方法，尤其是一种提高石膏建材制品强度的方法。

背景技术：

工业副产石膏是工业生产的副产物，包括燃煤电厂脱硫副产物-脱硫石膏，湿法制磷酸的副产物-磷石膏，以及钛石膏、盐石膏等。我国工业副产石膏的年产生量约为1.84亿吨，其中脱硫石膏、磷石膏各8000万吨，但综合利用率仅为48.1％，未利用部分只能露天堆存，其中磷石膏累计堆存量超过6亿吨。黄磷是工业生产的重要原料，以黄磷为原料制成的产品广泛用于农业、医药、洗剂剂、食品添加剂、阻燃剂等广大领域，黄磷也是国防工业的重要原料。目前世界上工业化生产黄磷基本上都采用电炉法，电炉法制取黄磷时，每生产1吨黄磷，副产磷渣8—10吨。我国目前每年将近生产黄磷100万吨，副产磷渣800—1000万吨/年。电炉磷渣是一种水淬渣，其化学成份为主要为CaO和SiO2，约占87-95％，其它成份为P2O5、Al2O3、Fe2O3、F等，潜在矿物相为假硅灰石、枪晶石及少量的磷灰石，其结构90％左右为玻璃体。目前黄磷渣的消纳几近为零，以弃置堆放为主要形式。大量副产的工业废渣需要堆场存放，投资大、运营费用高，是企业的一种不小负担；同时堆存的废渣容易对周边环境造成空气污染、水污染，与国家倡导的环境保护政策格格不入，因此受到极大限制；对废渣堆存的限制反过来影响到主业的发展和企业的生存。

因此，合理解决石膏渣、黄磷渣的出路，将其资源化，变废为宝、变害为利是相关生产企业的一个亟待解决的重要问题和发展方向。

工业副产石膏是一种重要的再生石膏资源，其主要成分是硫酸钙(CaSO4·2H2O)，是一种仅次于水泥的优秀胶凝材料，具有早凝快硬，防火、节能、安全、舒适、环保等特点，对人体无害，是优良的绿色环保建筑材料。采用不同的生产工艺对工业副产石膏进行加工，可得到

半水石膏(建筑石膏)、á半水石膏(高强石膏)以及无水石膏(硬石膏)等熟石膏粉；

半水石膏强度较低，但生产工艺成熟、投资小、能耗低、成本也低，常用于纸面石膏板、砌块、条板、抹灰石膏、石膏喷筑砂浆、石膏粘结剂，石膏腻子等对强度要求较低的石膏制品；α半水石膏强度较高，但生产工艺不太成熟、且投资大、能耗高、成本也高，常用于模具及开发防火门芯板、发泡石膏、发泡地坪、地暖模块及石膏自流平砂浆强度要求较高的产品等。

目前，大多数的石膏建材制品是以建筑石膏粉(β半水石膏)为原料，经过加工、塑性等制成可直接用于建筑使用的建筑材料，包括传统石膏建材石膏天花板、纸面石膏板、石膏腻子、石膏抹灰砂浆、石膏条板、石膏砌块、石膏喷筑砂浆等，但新型石膏建材如石膏自流平砂浆、地暖模块、发泡石膏板、防火门芯板、模具石膏等制品，需要采用α半水石膏为原料，投资大、成本高，且生产工艺还不太成熟；同时，石膏条板、石膏砌块、石膏喷筑砂浆等大宗墙体材料，由于其强度较低在市场推广应用中接受较慢，满足不了大量消纳工业副产石膏的急切要求。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种提高石膏建材制品强度的方法。以此方法扩大β半水石膏粉生产石膏建材制品的范围，达到降低生产成本、大量消纳工艺废渣的目的。

为此，本发明解决所述问题的技术方案是一种提高石膏建材制品强度的方法，所述方法包括步骤：按重量计，将建材原料β半水石膏、轻质骨料、黄磷渣、激发剂、保水剂、缓凝剂、减水剂、引气剂、增稠剂、防水剂、抗裂纤维称量、分类堆放；之后，取原料的全部或部分选取，按材料分类确定对应所需石膏建材制品制备步骤，再各石膏建材制品的生产步骤分别制成石膏墙体喷筑砂浆或无砂石膏自流平砂浆或有砂石膏自流平砂浆或发泡石膏板或石膏条板或石膏砌块。

优选的，制备所述石膏墙体喷筑砂浆的步骤是：按重量计，将β半水石膏820g、黄磷渣100g、氧化钙20g、羟丙基甲基纤维素醚1.5g、酒石酸2g、聚羧酸2g、松香树脂0.2g、淀粉醚0.5g、有机硅粉末1.2g、木质纤维2.6g、混和均匀后，再加入玻化微珠50g后再次混合均匀，即得到强度提升的石膏墙体喷筑砂浆。

优选的，制备所述无砂石膏自流平砂浆的步骤是：按重量计，将β半水石膏860g、黄磷渣110g、氢氧化钾20g、羟丙基甲基纤维素醚2.0g、酒石酸3g、聚羧酸3g、聚硅氧烷0.5g、淀粉醚0.5g、高分子聚合物1.0g，混和均匀后，即得到强度提升的的无砂石膏自流平砂浆。

优选的，制备所述有砂石膏自流平砂浆的步骤是：按重量计，将β半水石膏615g、石英砂300g、黄磷渣60g、氢氧化钾15g、羟丙基甲基纤维素醚1.8g、酒石酸3g、聚羧酸2g、聚硅氧烷0.8g、淀粉醚0.8g、高分子聚合物1.6g，混和均匀后，即得到强度提升的的有砂石膏自流平砂浆。

优选的，制备所述发泡石膏板的步骤是：按重量计，将β半水石膏850g、黄磷渣120g、氢氧化钙30g、十二烷基硫酸钠0.8g、酒石酸1g、三聚氰胺2.6g、聚硅氧烷1.2g、淀粉醚0.4g、高分子聚合物1.2g，混和均匀后，加水搅拌2分钟后，倒入模板盒中，即可得到强度提升的的发泡石膏板。

优选的，制备所述石膏条板或石膏砌块的步骤是：按重量计，将β半水石膏850g、黄磷渣120g、氢氧化钙30g、酒石酸0.5g、三聚氰胺2.0g、聚硅氧烷0.6g、淀粉醚0.5g、混和均匀后，加水搅拌30秒后，倒入砌块模盒中，即可得到强度提升的的石膏条板或石膏砌块。

相比现有技术，本发明针对石膏天花板、纸面石膏板、石膏腻子、石膏抹灰砂浆、石膏条板、石膏砌块、石膏喷筑砂浆等产品其握钉力、吊挂力不足，使用时受到一定限制且抗压强度小于5.0Mpa的缺陷，在现有配方中加入黄磷渣及激发剂后，具有如下有益效果：

1.在原有生产石膏自流平砂浆、发泡石膏板、发泡地坪、地暖模块、石膏条板、石膏砌块、石膏喷筑砂浆配方基础上，加入经磨细成粉的黄磷渣及激发剂，利用激发剂激发黄磷渣的活性，与β半水石膏粉的硫酸钙反应生成具有水泥特性的硅酸钙材料，从而提高上述石膏制品的强度和耐水性能。并且，通过调节黄磷渣粉的细度与掺入比例以及激发剂的掺入比例，可以制成不同强度及耐水性能的石膏制品，满足不同场所对石膏制品的强度、耐水性能的要求。

2..本发明涉及的各种石膏制品与现有同类产品比较，其强度可提升至30％-600％，以满足包括有砂、无砂及发泡在内的石膏自流平砂浆、石膏喷筑砂浆、发泡石膏板、防火门芯板、无纸面石膏板、地暖模块、石膏条板、石膏砌块等各种石膏建材制品的强度要求，扩大

半水石膏粉的应用范围；

3.生产

半水石膏粉的能耗很低，且生产工艺成熟，设备投资小，因此用

半水石膏粉生产的石膏自流平砂浆、石膏喷筑砂浆、发泡石膏板、地暖模块、石膏条板、砌块这样的新型石膏建材成本低廉，极具市场竞争力；

4..在大量消纳工业副产石膏基础上，顺带将无人问津的黄磷渣消纳掉，将其资源化，变废为宝、为生产企业减负，为保护我们的绿水青山做贡献。

附图说明

图1是提高石膏建材制品强度的方法至工艺流程示意图。

具体实施方式

在当前的石膏建材制品生产及实践中，β半水石膏粉的两小时抗折强度为2.0-3.5Mpa，抗压强度小于9.0Mpa，可用做石膏天花板、纸面石膏板、石膏腻子、石膏抹灰砂浆、石膏条板、石膏砌块、石膏喷筑砂浆等抗压强度小于5.0Mpa的产品，不能直接用于强度要求较高的石膏自流平砂浆、发泡石膏板、发泡地坪、地暖模块等产品，同时其制成的石膏条板、石膏砌块、石膏喷筑砂浆等强度较低，握钉力、吊挂力不足，使用时受到一定的限制。因此，如何提高以β半水石膏粉为原料，生产高强度的石膏自流平砂浆、发泡石膏板、发泡地坪、地暖模块、石膏条板、石膏砌块、石膏喷筑砂浆等产品，就是本发明刻意要解决的技术问题。

首先，为实现本发明的目的，应优选以下建材原料：

轻质骨料，是为减轻石膏建材制品重量、提高保温性能而添加的，包括膨胀珍珠岩及玻化微珠轻质骨料；优选玻化微珠轻质骨料；

保水剂，是为提高石膏湿砂浆的保水性能而添加的，包括纤维素醚、淀粉醚及改性矿物保水稠化剂等；优选羟丙基甲基纤维素醚保水剂；

缓凝剂，是为降低石膏水化速度和水化热、延长凝结时间而添加的，包括糖类、蛋白质类缓凝剂、以及柠檬酸、酒石酸、三聚磷酸钠或四硼酸钠等，优选蛋白质类缓凝剂；

增稠剂，是为改善砂浆的粘度或稠度和抗流挂性而添加的，包括淀粉醚、硅铝酸盐矿物或淀粉醚与硅铝酸盐矿物的复配材料等；优选淀粉醚增稠剂；

激发剂，是利用激发剂的催化原理，对黄磷渣的水化起催化作用，使黄磷渣的水化反应速度加快，并与

半水石膏粉的硫酸钙反应生成具有水泥特性的硅酸钙材料，从而提高上述石膏制品的强度和耐水性能，添加量随黄磷渣用量和强度要求调整，本例所用到的激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钙、硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐等物质；优选氧化钙激发剂；

发泡剂，是使石膏浆料成孔的物质，用于制作发泡石膏板材料，它可分为化学发泡剂和物理发泡剂和表面活性剂三大类；优选表面活性剂中的十二烷基硫酸钠发泡剂；

引气剂，是能改善石膏砂浆拌合物的和易性、保水性和粘聚性，提高石膏砂浆流动性，在石膏砂浆拌合物的拌和过程中引入大量均匀分布的，闭合而稳定的微小气泡的外加剂，包括包括松香树脂类、烷基和烷基芳烃磺酸类、脂肪醇磺酸盐类、皂苷类以及蛋白质盐、石油磺盐酸等；优选松香树脂类引气剂；

稳定剂，能减少自流平砂浆混合物在加水施工过程中的泌水和离析现象，包括高分子聚合物及低粘度纤维素醚；优选低粘度纤维素醚；

消泡剂，是为了消除石膏自流平砂浆施工中产生的气泡量，减少收缩、表面气孔而添加的，主要是多元醇和聚硅氧烷等；优选聚硅氧烷消泡剂；

减水剂，是为提高石膏浆体流动度和石膏硬化体强度而添加的，包括聚羧酸、三聚氰胺、荼系、木质磺酸素减水剂等；优选聚羧酸减水剂；

防水剂，是为减少石膏对水的吸附性及减少对石膏硬化体的侵蚀性而添加的，包括硼酸铵、甲基硅醇钠、硅酮树脂、乳化石蜡，有机硅粉末等；优选有机硅粉末防水剂；

抗裂纤维，是为提高喷筑砂浆的抗裂性能而添加的，包括聚丙烯纤维或木质纤维等；优选木质纤维。

具有了以上优选的建材原料后，再参见附图1，以下各实施例分别描述了提高石膏建材制品强度的方法之制备步骤：按重量计，将建材原料β半水石膏、轻质骨料、黄磷渣、激发剂、保水剂、缓凝剂、减水剂、引气剂、增稠剂、防水剂、抗裂纤维称量、分类存放；之后，按材料分类确定对应所需石膏建材制品的制备要求，取原料的全部或部分原料，再按各石膏建材制品的生产步骤分别制成石膏墙体喷筑砂浆或无砂石膏自流平砂浆或有砂石膏自流平砂浆或发泡石膏板或石膏条板或石膏砌块。

实施例一，制备所述石膏墙体喷筑砂浆的步骤是：按重量计，将β半水石膏820g、黄磷渣100g、氧化钙20g、羟丙基甲基纤维素醚1.5g、酒石酸2g、聚羧酸2g、松香树脂0.2g、淀粉醚0.5g、有机硅粉末1.2g、木质纤维2.6g、混和均匀后，再加入玻化微珠50g后再次混合均匀，即得到强度提升的石膏墙体喷筑砂浆。

实施例二，制备所述无砂石膏自流平砂浆的步骤是：按重量计，将β半水石膏860g、黄磷渣110g、氢氧化钾20g、羟丙基甲基纤维素醚2.0g、酒石酸3g、聚羧酸3g、聚硅氧烷0.5g、淀粉醚0.5g、高分子聚合物1.0g，混和均匀后，即得到强度提升的的无砂石膏自流平砂浆。

实施例三，制备所述有砂石膏自流平砂浆的步骤是：按重量计，将β半水石膏615g、石英砂300g、黄磷渣60g、氢氧化钾15g、羟丙基甲基纤维素醚1.8g、酒石酸3g、聚羧酸2g、聚硅氧烷0.8g、淀粉醚0.8g、高分子聚合物1.6g，混和均匀后，即得到强度提升的的有砂石膏自流平砂浆。

实施例四，制备所述发泡石膏板的步骤是：按重量计，将β半水石膏850g、黄磷渣120g、氢氧化钙30g、十二烷基硫酸钠0.8g、酒石酸1g、三聚氰胺2.6g、聚硅氧烷1.2g、淀粉醚0.4g、高分子聚合物1.2g，混和均匀后，加水搅拌2分钟后，倒入模板盒中，即可得到强度提升的的发泡石膏板。

实施例五，制备所述石膏条板或石膏砌块的步骤是：按重量计，将β半水石膏850g、黄磷渣120g、氢氧化钙30g、酒石酸0.5g、三聚氰胺2.0g、聚硅氧烷0.6g、淀粉醚0.5g、混和均匀后，加水搅拌30秒后，倒入砌块模盒中，即可得到强度提升的的石膏条板或石膏砌块。

根据以上各实施例可以清楚的看出以下各对比表所示石膏制品强度显著提升的效果：

对应实施例一，是指在石膏墙体喷筑砂浆上的应用，采用试验组，加入黄磷渣及激发剂，与对比组进行对比，抗折强度提高3.1-4.3倍，对比数据如下：

对应实施例二，是指在石膏自流平砂浆(无砂)上的应用，采用试验组(加入黄磷渣及激发剂)和对比组进行对比，抗折强度提高33％-73％，对比数据如下：

对应实施例三，是指在石膏自流平砂浆(有砂)上的应用，采用试验组(加入黄磷渣及激发剂)和对比组进行对比，抗折强度提高1.8倍以上，对比数据如下：

对应实施例四，是指在发泡石膏板及地暖模块、防火门芯板上的应用，采用试验组，加入黄磷渣及激发剂和对比组进行对比，抗折强度提高2.5-3倍，对比数据如下：

对应实施例五，是指在石膏条板及石膏砌块上的应用，采用试验组，加入黄磷渣及激发剂之后与对比组进行对比，抗折强度提高2.5-3倍，对比数据如下：

综上，通过诸列表，可以清楚地显示本发明突出的实质性特点和显著的技术进步。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (6)

1.一种提高石膏建材制品强度的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：按重量计，将建材原料β半水石膏、轻质骨料、黄磷渣、激发剂、保水剂、缓凝剂、减水剂、引气剂、增稠剂、防水剂、抗裂纤维称量、分类存放；之后，按材料分类确定对应所需石膏建材制品的制备要求，取原料的全部或部分原料，再按各石膏建材制品的生产步骤分别制成石膏墙体喷筑砂浆或无砂石膏自流平砂浆或有砂石膏自流平砂浆或发泡石膏板或石膏条板或石膏砌块。

2.根据权利要求1所说的提高石膏建材制品强度的方法，其特征在于，制备所述石膏墙体喷筑砂浆的步骤是：按重量计，将β半水石膏820g、黄磷渣100g、氧化钙20g、羟丙基甲基纤维素醚1.5g、酒石酸2g、聚羧酸2g、松香树脂0.2g、淀粉醚0.5g、有机硅粉末1.2g、木质纤维2.6g、混和均匀后，再加入玻化微珠50g后再次混合均匀，即得到强度提升的石膏墙体喷筑砂浆。

3.根据权利要求1所说的提高石膏建材制品强度的方法，其特征在于，制备所述无砂石膏自流平砂浆的步骤是：按重量计，将β半水石膏860g、黄磷渣110g、氢氧化钾20g、羟丙基甲基纤维素醚2.0g、酒石酸3g、聚羧酸3g、聚硅氧烷0.5g、淀粉醚0.5g、高分子聚合物1.0g，混和均匀后，即得到强度提升的的无砂石膏自流平砂浆。

4.根据权利要求1所说的提高石膏建材制品强度的方法，其特征在于，制备所述有砂石膏自流平砂浆的步骤是：按重量计，将β半水石膏615g、石英砂300g、黄磷渣60g、氢氧化钾15g、羟丙基甲基纤维素醚1.8g、酒石酸3g、聚羧酸2g、聚硅氧烷0.8g、淀粉醚0.8g、高分子聚合物1.6g，混和均匀后，即得到强度提升的的有砂石膏自流平砂浆。

5.根据权利要求1所说的提高石膏建材制品强度的方法，其特征在于，制备所述发泡石膏板的步骤是：按重量计，将β半水石膏850g、黄磷渣120g、氢氧化钙30g、十二烷基硫酸钠0.8g、酒石酸1g、三聚氰胺2.6g、聚硅氧烷1.2g、淀粉醚0.4g、高分子聚合物1.2g，混和均匀后，加水搅拌2分钟后，倒入模板盒中，即可得到强度提升的的发泡石膏板。

6.根据权利要求1所说的提高石膏建材制品强度的方法，其特征在于，制备所述石膏条板或石膏砌块的步骤是：按重量计，将β半水石膏850g、黄磷渣120g、氢氧化钙30g、酒石酸0.5g、三聚氰胺2.0g、聚硅氧烷0.6g、淀粉醚0.5g、混和均匀后，加水搅拌30秒后，倒入砌块模盒中，即可得到强度提升的的石膏条板或石膏砌块。

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