CN112279607A - 一种石质化磷石膏制品挤压生产方法 - Google Patents

一种石质化磷石膏制品挤压生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石质化磷石膏制品挤压生产方法，涉及工业固废资源化利用及建筑材料制备领域，本发明以β‑半水石膏及二水磷石膏为主要原料，水泥及水泥熟料作胶结料，外加增效剂、缓凝剂，主体材料加难溶性增效剂经干混后再通过喷洒加入溶有易溶外加剂的工艺水，采用挤压法生产石膏制品，获得类似天然石材结构外观形貌的石质化磷石膏制品，通过本发明的方法，可降低磷石膏预处理成本，并可根据不同使用要求调整物料配比生产各类石膏制品，为磷石膏全资源化利用提供切实可行的技术方案。

Description

一种石质化磷石膏制品挤压生产方法
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化利用及装配式建筑材料技术领域，具体涉及一种石质化磷石膏制品挤压生产方法。
背景技术
磷石膏是高浓度磷肥生产过程中伴生的固体废弃物，通常以二水工艺为主，其主要成分为 CaSO4·2H2O，质量含量通常在85％以上，与天然石膏类似，但因其含有可溶磷、共晶磷、有机物等杂质，在磷石膏制备的半水石膏水化时严重影响二水石膏的结晶习性，是造成磷石膏在传统建筑领域难以得到有效利用的主要原因，因此，磷石膏的资源化利用仍是一个世界性的难题，亦是制约磷化工产业可持续发展的关键因素之一。
石膏制品具有凝固快、轻质、耐火、调湿、装饰等功能，故而在建筑领域具有十分广阔的应用市场，特别是随着我国装配式建筑的推行，石膏制板将体现其优越性而被广泛推广使用。然而，石膏产品因其自身耐水性差，无法满足建筑领域外墙及湿度大的沿海地区及华东地区一带使用，为了解决其耐水性问题，人们通常体用添加水泥及活性矿物提高磷石膏制品的软化系数，但仍然存在石膏占比少、强度低的问题。
发明内容
针对石膏制品现有技术的不足及磷石膏量大且集中的特点，本发明以大宗化利用为目的，在满足石膏制品物理性能的要求下，以β-半水石膏及二水石膏为主要材料，降低磷石膏预处理成本，并可根据不同使用要求调整物料配比生产各类石膏制品，为磷石膏全资源化利用提供切实可行的技术方案。
本发明的目的在于提供一种石质化磷石膏制品挤压生产方法，其具有磷石膏掺量大，石膏制品物理性能好，石膏制品结构、类型调整容易等特点。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种石质化磷石膏制品挤压生产方法，以磷石膏为和胶结料作为主体材料，以增效剂和缓凝剂作为外加剂，包含如下步骤：
（1）取磷石膏，磷石膏由β-半水石膏和二水石膏按质量比为1：0.5-3的比例配制而成，磷石膏的质量＞主体材料质量的90%；
（2）取胶结料，选择水泥或熟料作为胶结料，胶结料的质量＜主体材料质量的10%；
（3）取外加剂，增效剂的添加量为主体材料质量的0.3-0.8‰，缓凝剂的添加量为主材质量的0.1-0.5‰；
（4）取工艺水，控制工艺水的加入量为主体材料质量的0.4-0.5（水灰比）倍；
（5）溶解，将步骤（3）中所取的外加剂中的易溶部分溶解于步骤（4）中所取的工艺水中，得到混合液备用；
（6）预混合，将步骤（1）中所取的磷石膏、步骤（2）中所取的胶结料以及步骤（3）所取的外加剂中的难溶部分置于搅拌器中混合；
（7）分散，向步骤（6）中所述的搅拌器中以喷雾的方式加入步骤（5）中所得的混合液，并控制搅拌器的搅拌速度为6r/s-9r/s，搅拌1min后取出混合料备用；
（8）挤出，将步骤（7）中所得的混合料采用多螺杆挤压成型设备进行成型，得磷石膏制品；
（9）养护，将步骤（8）中所得的磷石膏制品自然条件下养护1小时后脱模；对脱模后的磷石膏制品继续在自然条件下养护28d制得石质化磷石膏制品。
优选的，步骤（2）中所述的水泥的标号≥P.I42.5，所述的熟料为普通硅酸盐水泥熟料。
优选的，步骤（3）中所述的增效剂由α石膏晶种、固结体制备的晶种和表面活性剂组成；所述的固结体由标号≥P.I42.5的水泥或熟料净浆固结后得到；所述的α石晶种与固结体制备的晶种的质量比为1：0.5-1；制备增效剂时，将α石晶种与固结体粉碎处理，确保所得的物料中粒径＜38μm的部分的质量百分比＞95%，α石晶种与固结体的添加量为主体材料质量的0.2-0.6‰；所述的表面活性剂为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种，表面活性剂的添加量为主体材料质量的0.1-0.2‰。
优选的，步骤（3）中所述的缓凝剂为赤砂糖、柠檬酸、多聚磷酸钠、动物蛋白中的至少一种。
所述的易溶部分包括缓凝剂和表面活性剂，所述的难溶部分包括α石膏晶种和固结体制备的晶种。
步骤（9）中所得的石质化石膏制品的体积密度为1.75±0.05g/cm3，抗压强度为20-40MPa，抗折强度为8-15MPa，软化系数＞0.7。
步骤（9）中所得的石质化石膏制品外观结构为中空圆形、空心或实心长方形。
本申请还可以根据使用途径调整物料配比，在软化系数达到使用要求的前提下，本申请所制得的石质化石膏制品可用作地下排水管、装配式建筑墙板或承重板使用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1. 本发明中磷石膏占主体材料质量的90%以上，磷石膏由β-半水石膏与二水石膏按1：0.5-3质量比配制而成，制品耐水性好，故而应用领域广，有利用磷石膏的大宗化利用；
2. 本发明所实用的标号为P.I42.5及以上的水泥及水泥熟料均为大宗产品，来源广泛，用量占比为主材质量的10%以下，用量少。
3. 本发明中的增效剂添加量为主材质量的0.1-0.2‰，制备容易，缓凝剂添加量为主材质量的0.1-0.5‰，均为市场常规产品，从而使得制备成本较低。
4. 本发明所制得的石质化石膏制品与建筑石膏粉制备的石膏制品相比，其强度和转化系数高，可用于外墙和室外，应用领域广。
5. 本发明所制得的石质化石膏制品与传统水泥-骨料制品相比，质量轻，更有利用在装配式建筑领域推广应用。
6. 本发明的方法生产灵活，仅需要调整模具就可生产不同结构制品，在拓展磷石膏制品应用领域的同时还可节省投资。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述，但本发明的保护范围不受实施例所限制。
如附图1所示，本发明生产过程如下：
根据磷石膏制品物理性能要求，按配料比称取由β-半水石膏和二水石膏构成的磷石膏，P.I42.5及以上标号水泥或熟料为胶结料，启动搅拌机，通过螺旋给料机送入搅拌槽，边加料边搅拌，同时加入增效剂中不溶性成分：α石膏晶种和水泥或固结体制备的晶种，充分搅拌混合，然后采用喷雾方式加入计量且溶有表面活性剂和缓凝剂的工艺水，充分混合后由皮带输送机送入挤压成型机料仓，振动给料，制备结构各异的石膏制品，石膏制品可根据需要生产：空心石膏板、实心研究板、排水管及其它结构件等，经自然养护后即为石质化石膏制品。
实施例1
按总配料质量500kg计，石膏用量占主材质量的96%，按1：3质量比称量β-半水石膏和二水石膏共计480kg、普通硅酸盐P.I42.5水泥20公斤占比4%，分别经螺旋输送机送入已启动的搅拌槽中，同时按下述配料加入晶种：α石膏晶种与固结体制备的晶种的添加量之和为主材质量的0.4‰，二者质量比为1：1，且添加的α石膏晶种中粒径小于38μm的质量占比为95%、固结体制备的晶种中粒径小于38μm的质量占比97%；固结体由标号为P.I42.5的水泥固结后得到，按水灰比0.50 称量250kg工艺水，称取主材质量0.2‰的十二烷基苯磺酸钠0.1kg、0.3‰的动物蛋白0.15kg，溶于工艺水中，待干物料混合充分后采用喷雾方式加上述入工艺水，混合均匀后由皮带送至挤压机料箱，振动给料入挤压室，经挤压后制备石膏制品，自然养护达龄期后检测切割成40×40×160mm的长方块，进行物理性能检测，检测结果为：干密度为1.70g/cm3，抗折强度8.0MPa、抗压强度为20.0MPa、软化系数0.71。
实施例2
按总配料质量500kg计，磷石膏用量占主材质量的91%，按1：0.5质量比称量β-半水石膏和二水石膏共计455kg、普通硅酸盐水泥熟料45公斤占比9%，分别经螺旋输送机送入已启动的搅拌槽中，同时按下述配料加入晶种：α石膏晶种与固结体制备的晶种的添加量之和为主材质量的0.6‰，二者质量比为1：1，且添加的α石膏晶种中粒径小于38μm的质量占比98%、固结体制备的晶种中粒径小于38μm的质量占比97%；所述的固结体由熟料净浆固结后得到；按水灰比0.4 称量200kg工艺水，称取主材质量0.1‰十二烷基苯磺酸钠0.05kg、0.1‰的赤砂糖0.05kg溶于工艺水中，待干物料混合充分后采用喷雾方式加上述入工艺水，混合均匀后由皮带送至挤压机料箱，振动给料入挤压室，经挤压后制备石膏制品，自然养护达龄期后检测切割成40×40×160mm的长方块，进行物理性能检测，检测结果为：干密度为1.80g/cm3，抗折强度15.0MPa、抗压强度为40.0MPa、软化系数0.98。
实施例3
按总配料质量500kg计，石膏用量占主材质量的93%，按1：1质量比称量半水石膏和二水石膏共计465kg、普通硅酸盐水泥熟料35公斤占比7%，分别经螺旋输送机送入已启动的搅拌槽中，同时按下述配料加入晶种：α石膏晶种与固结体制备的晶种的添加量之和为主材质量的0.2‰，二者质量比为1：1，且添加的α石膏晶种中粒径小于38μm的质量占比98%、固结体制备的晶种中粒径小于38μm的质量占比95%；所述的固结体由熟料净浆固结后得到；按水灰比0.45 称量225kg工艺水，称取主材质量0.2‰木质素磺酸钠和木质素磺酸钙0.1kg，二者质量比为1：1、0.5‰的柠檬酸与多聚磷酸钠0.25kg，二者质量比为3：7，溶于工艺水中，待干物料混合充分后采用喷雾方式加上述入工艺水，混合均匀后由皮带送至挤压机料箱，振动给料入挤压室，经挤压后制备石膏制品，自然养护达龄期后检测切割成40×40×160mm的长方块，进行物理性能检测，检测结果为：干密度为1.75g/cm3，抗折强度10.5MPa、抗压强度为32.0MPa、软化系数0.82。
实施例4
按总配料质量500kg计，石膏用量占主材质量的95%，按1：2质量比称量半水石膏和二水石膏共计475kg、普通硅酸盐P.I42.5水泥25公斤占比5%，分别经螺旋输送机送入已启动的搅拌槽中，同时按下述配料加入晶种：α石膏晶种与固结体制备的晶种的添加量之和为主材质量的0.5‰，二者质量比为1：1，且添加的α石膏晶种中粒径小于38μm的质量占比为97%、固结体制备的晶种中粒径小于38μm的质量占比为96%；所述的固结体由熟料净浆固结后得到；按水灰比0.42 称量210kg工艺水，称取主材质量0.15‰木质素磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠0.075kg，二者质量比为1：2、0.4‰的赤砂糖、柠檬酸与动物蛋白0.20kg，三者质量比为1：1：2，溶于工艺水中，待干物料混合充分后采用喷雾方式加上述入工艺水，混合均匀后由皮带送至挤压机料箱，振动给料入挤压室，经挤压后制备石膏制品，自然养护达龄期后检测切割成40×40×160mm的长方块，进行物理性能检测，检测结果为：干密度为1.77g/cm3，抗折强度9.4MPa、抗压强度为28.5MPa、软化系数0.79。

Claims (6)

1.一种石质化磷石膏制品挤压生产方法，以磷石膏为和胶结料作为主体材料，以增效剂和缓凝剂作为外加剂，其特征在于，包含如下步骤：
（1）取磷石膏，磷石膏由β-半水石膏和二水石膏按质量比为1：0.5-3的比例配制而成，磷石膏的质量＞主体材料质量的90%；
（2）取胶结料，选择水泥或熟料作为胶结料，胶结料的质量＜主体材料质量的10%；
（3）取外加剂，增效剂的添加量为主体材料质量的0.3-0.8‰，缓凝剂的添加量为主材质量的0.1-0.5‰；
（4）取工艺水，控制工艺水的加入量为主体材料质量的0.4-0.5倍；
（5）溶解，将步骤（3）中所取的外加剂中的易溶部分溶解于步骤（4）中所取的工艺水中，得到混合液备用；
（6）预混合，将步骤（1）中所取的磷石膏、步骤（2）中所取的胶结料以及步骤（3）所取的外加剂中的难溶部分置于搅拌器中混合；
（7）分散，向步骤（6）中所述的搅拌器中以喷雾的方式加入步骤（5）中所得的混合液，并控制搅拌器的搅拌速度为6r/s-9r/s，搅拌1min后取出混合料备用；
（8）挤出，将步骤（7）中所得的混合料采用多螺杆挤压成型设备进行成型，得磷石膏制品；
（9）养护，将步骤（8）中所得的磷石膏制品自然条件下养护1小时后脱模；对脱模后的磷石膏制品继续在自然条件下养护28d制得石质化磷石膏制品。
2.根据权利要求1所述一种石质化磷石膏制品挤压生产方法，其特征在于，步骤（2）中所述的水泥的标号≥P.I42.5，所述的熟料为普通硅酸盐水泥熟料。
3.根据权利要求1所述一种石质化磷石膏制品挤压生产方法，其特征在于，步骤（3）中所述的增效剂由α石膏晶种、固结体制备的晶种和表面活性剂组成；所述的固结体由标号≥P.I42.5的水泥或熟料净浆固结后得到；所述的α石晶种与固结体的质量比为1：0.5-1；制备增效剂时，将α石晶种与固结体粉碎处理，确保所得的物料中粒径＜38μm的部分的质量百分比＞95%，α石晶种与固结体的添加量为主体材料质量的0.2-0.6‰；所述的表面活性剂为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种，表面活性剂的添加量为主体材料质量的0.1-0.2‰。
4.根据权利要求1所述一种石质化磷石膏制品挤压生产方法，其特征在于，步骤（3）中所述的缓凝剂为赤砂糖、柠檬酸、多聚磷酸钠、动物蛋白中的至少一种。
5.根据权利要求1所述一种石质化磷石膏制品挤压生产方法，其特征在于，步骤（9）中所得的石质化石膏制品的体积密度为1.75±0.05g/cm3，抗压强度为20-40MPa，抗折强度为8-15MPa，软化系数＞0.7。
6.根据权利要求1所述一种石质化磷石膏制品挤压生产方法，其特征在于，步骤（9）中所得的石质化石膏制品外观结构为中空圆形、空心或实心长方形。
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