CN114276110B - 一种石膏砌块的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石膏砌块的制备方法，包括半干法脱硫灰氧化、与半水石膏、缓凝剂、激发剂、减水剂、轻骨料以及矿物掺合料进行混合后再添加水搅拌均匀、浇筑、硬化后脱模得到石膏砌块，由于其中添加了氧化后的半干法脱硫灰，使得石膏砌块的强度得到提升，并且使得半干法脱硫灰得到了有效的利用。

Description

一种石膏砌块的制备方法
技术领域
本发明属于工业固废综合治理以及建材制备领域，具体涉及一种石膏砌块的制备方法。
背景技术
半干法脱硫灰是钢铁企业采用半干法脱硫工艺进行脱硫而产生的，其主要成分是CaSO3。目前半干法脱硫灰主要以堆存、委托外运为主，无法有效的对半干法脱硫灰进行处理。
中国专利公开文本CN210438429U公开了一种半干法脱硫灰中亚硫酸钙氧化改性的系统，公开了利用内外加热回转窑将半干法脱硫灰中的CaSO3氧化为II型无水CaSO4，消除了脱硫灰中CaSO3的危害，增加了脱硫灰中CaSO4的含量，大大增加了脱硫灰的胶凝性质。
中国专利公开文本CN 101920520 A公开了一种利用钛石膏制备石膏砌块的方法，公开了以钛石膏为主要原料制备石膏砌块。该发明的目的在于提供一种钛石膏利用的新途径，解决钛石膏堆放和污染问题；该文本中提到掺入0-30％的半干法脱硫灰，但是该文本中半干法脱硫灰未经氧化处理，添加量很少，且存在未氧化的脱硫灰中CaSO3对试件的长期危害，并不能有效的解决半干法脱硫灰的大量堆存和污染问题。
发明内容
基于以上现有技术的缺陷，本发明提供了一种石膏砌块的制备方法。
具体通过如下技术方案实现：
一种石膏砌块的制备方法，包括如下步骤：
(1)将半干法脱硫灰在500-650℃进行氧化处理(氧化优选在回转窑内，加热升温后，通入空气或富氧空气，实现对半干法脱硫灰的氧化)，得到氧化脱硫灰，然后将氧化脱硫灰粉磨至0.3mm方孔筛筛余小于1.0％、0.15mm方孔筛筛余小于10％。
(2)将50～70重量份的步骤(1)得到的粉磨后的氧化脱硫灰，20～40重量份的半水石膏，0.01～0.2重量份的缓凝剂，0～3重量份的激发剂，0.1～0.3重量份的减水剂，0～8重量份的轻骨料以及0～15重量份的矿物掺合料进行混合并搅拌，搅拌时间为5～10s，然后将搅拌均匀的粉体混合物与35～50重量份水进行混合，然后进行搅拌，搅拌时间为10～20s。
(3)将步骤(2)得到的混合浆料浇筑到模腔中，待浇筑到模腔中的混合浆料充满模腔后，停止浇筑。
(4)保持步骤(3)的模腔中的混合浆料5～15min时间后，使得其硬化。
(5)步骤(4)得到的模腔中的混合浆体硬化后，将石膏砌块从模腔中取出后，得到石膏砌块产品。
作为优选，步骤(2)中，将50～70重量份的步骤(1)得到的粉磨后的氧化脱硫灰，20～40重量份的半水石膏，0.01～0.2重量份的缓凝剂，0～3重量份的激发剂，0.1～0.3重量份的减水剂，0～8重量份的轻骨料以及0～15重量份的矿物掺合料的各物料分别经电子计量秤计量后通过卸料部件卸入到混合机中进行混合并搅拌，所述混合机中设置有搅拌部件；随后将35～50重量份的水经流量计计量后，均匀喷入混合机内，在混合机内，通过搅拌部件对浆料进行搅拌，搅拌时间为10～20s。
作为优选，所述卸料部件为气动卸料阀；所述混合机位于成型机的上方，所述混合机包括混合桶、可开启的顶盖、设置在顶盖上的喷水管、搅拌部件和液压翻转倒料部件，所述混合桶为卧式圆底结构，在所述混合桶内横置有所述搅拌部件，所述可开启的顶盖设置于所述混合桶的上方，在所述可开启的顶盖上设置有不锈钢水管，所述35～50重量份的水通过所述不锈钢水管均匀的喷入混合机内。
作为优选，步骤(3)中，开启所述顶盖与所述液压翻转倒料部件使混合桶翻转，将步骤(2)得到的混合浆料倒入到成型机中的多个模腔中，所述成型机包括多个模腔、液压成型刮刀、底模和顶升部件(顶尖)，所述液压成型刮刀设置于多个模腔的上方，所述底模位于模腔的下方，且所述底模设置有密封装置，所述顶头设置于成型机的底部。
作为优选，步骤(4)中，保持步骤(3)的模腔中的混合浆料3～10min时间后，浆料在模腔内临近初凝，启动液压成型刮刀对模腔内的初凝物料进行来回刮动，形成石膏砌块的上部企口，然后继续等待5～15min时间后，混合浆料硬化。
作为优选，步骤(5)中，待步骤(4)得到的模腔中的混合浆体硬化后，开启成型机的顶升部件，通过顶升部件将石膏砌块从所述模腔中顶出，然后通过夹具将石膏砌块取出，得到石膏砌块。
作为优选，所述搅拌部件包括搅拌轴(优选搅拌轴横置)和高速桨叶；所述液压成型刮刀的液压端设置于模腔的两侧；所述模腔的两端及刮刀的下端分别设置有凹槽和凸起。
作为优选，步骤(1)中氧化处理的时间为0.5～1h。
作为优选，所述缓凝剂为柠檬酸或柠檬酸钠中的一种；所述激发剂为硫酸钠、明矾、硅酸钠中的一种或多种；所述减水剂为聚羧酸减水剂；所述轻骨料为膨胀珍珠岩、玻化微珠、陶粒中的一种；所述矿物掺合料为粉煤灰或矿粉中的一种(其中矿粉为s95级以上矿粉。在建材领域，矿粉是指钢铁企业高炉矿渣磨细而成的粉料，这样的矿粉分为s75、s95、s105三个等级，s95用的比较普遍)。
一种石膏砌块，采用上述的制备方法制备得到，且所述石膏砌块的断裂荷载为3.0～3.9KN，软化系数为0.61～0.76，表观密度为810～1050kg/m3。
本发明的技术效果在于：
现有技术主要以太石膏为主，掺入半干法脱硫灰的量非常少，其重点是实现钛石膏的资源化利用，由于半干法脱硫灰未经氧化处理，而其中亚硫酸钙存在危害，现有技术不可能大量掺加，半干法脱硫灰的少量掺入无法有效解决其大量堆存问题，也无法为企业减轻环保压力。而本发明通过将氧化后的半干法脱硫灰用于石膏砌块的制备，可以相对较大比例的添加脱硫灰，不仅可以消耗大量的脱硫灰，解决了目前半干法脱硫灰的大量堆存问题，减轻钢铁企业的环保压力，而且为半干法脱硫灰的资源化利用开辟了一种新的途径，利用本发明制作的石膏砌块具有质轻、耐水性好、强度高等多项优点，是一种新型墙体材料。
本发明以氧化后的半干法脱硫灰为主要原料，掺入一定比例半水石膏、激发剂、纤维素、减水剂、轻骨料和矿物掺合料与适量的水作为原料，其中半干法脱硫灰经氧化后，亚硫酸钙转化为II型无水硫酸钙，II型无水硫酸钙和掺入的半水硫酸钙(半水石膏的有效成分)水化后，形成二水硫酸钙晶体，随着水化的不断进行(搅拌混合过程中实现水化)，二水硫酸钙晶体在溶液中达到饱和后不断析出，晶体间相互交错、成长、密实形成强度，从而可以大大的提高最终石膏砌块的强度。半水石膏和激发剂的加入以及添加量的设定一方面可促进II型无水硫酸钙的水化，另一方面可提升强度并缩短凝结时间，矿物掺合料的掺入可有效增加石膏砌块的耐水性。即，通过本发明合理设定作为主体原料的半干法氧化脱硫灰和半水石膏、激发剂、矿物掺合料等原料的设置和含量限定，使得最终获得的石膏砌块具有质轻、耐水性好、强度高等多项优点。
本发明通过设置制备过程的各个步骤，实现了本发明特定原料制备特定石膏砌块的最有技术路线，可以更加优化的实现制得石膏砌块实现其质轻、耐水性好、强度高等多项优点的技术效果。
具体实施方式
结合实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。
实施例1
将半干法脱硫灰在回转窑内500-650℃通过与空气反应进行氧化处理，得到氧化脱硫灰，将氧化脱硫灰粉磨至0.3mm方孔筛筛余小于1.0％、0.15mm方孔筛筛余小于10％，然后按重量比称取以下材料：氧化脱硫灰50重量份、半水石膏25重量份、粉煤灰15重量份、轻骨料8重量份、激发剂2重量份、减水剂0.15重量份、缓凝剂0.1重量份，将以上材料混合均匀后加入40重量份水搅拌均匀，随后将搅拌均匀的浆料浇筑成型、硬化后脱模得到石膏砌块。本实施例的缓凝剂为柠檬酸；激发剂为硅酸钠；减水剂为聚羧酸减水剂；轻骨料为玻化微珠。
对石膏砌块进行断裂荷载、软化系数，表观密度检测，其中断裂荷载为3.5KN，软化系数为0.75，表观密度为850kg/m3。上述性能指标均满足YC/T698-2010《石膏砌块》的要求。
对比例1
将半干法脱硫灰不经过任何氧化处理，直接粉磨至0.3mm方孔筛筛余小于1.0％、0.15mm方孔筛筛余小于10％，然后按重量比称取以下材料：氧化脱硫灰50重量份、半水石膏25重量份、粉煤灰15重量份、轻骨料8重量份、激发剂2重量份、减水剂0.15重量份、缓凝剂0.1重量份，将以上材料混合均匀后加入40％水搅拌均匀，随后将搅拌均匀的浆料浇筑成型、硬化后脱模得到石膏砌块。
对石膏砌块进行断裂荷载、软化系数，表观密度检测，因试件长达12h仍未凝结硬化，上述指标无法检测。
实施例2
将半干法脱硫灰在500-650℃进行氧化处理，得到氧化脱硫灰，将氧化脱硫灰粉磨至0.3mm方孔筛筛余小于1.0％、0.15mm方孔筛筛余小于10％，然后按重量比称取以下材料：氧化脱硫灰55重量份、半水石膏30重量份、粉煤灰10重量份、轻骨料3重量份、激发剂2重量份、减水剂0.15重量份、缓凝剂0.1重量份，将以上材料混合均匀后加入42％水搅拌均匀，随后将搅拌均匀的浆料浇筑成型、硬化后脱模得到石膏砌块。
本实施例的缓凝剂为柠檬酸；激发剂为硅酸钠；减水剂为聚羧酸减水剂；轻骨料为玻化微珠。
对石膏砌块进行断裂荷载、软化系数，表观密度检测，其中断裂荷载为3.2KN，软化系数为0.72，表观密度为910kg/m3。上述性能指标均满足YC/T698-2010《石膏砌块》的要求。
对比例2
将半干法脱硫灰不经过任何氧化处理，直接粉磨至0.3mm方孔筛筛余小于1.0％、0.15mm方孔筛筛余小于10％，然后按重量比称取以下材料：氧化脱硫灰55重量份、半水石膏30重量份、粉煤灰10重量份、轻骨料3重量份、激发剂2重量份、减水剂0.15重量份、缓凝剂0.1重量份，将以上材料混合均匀后加入42％水搅拌均匀，随后将搅拌均匀的浆料浇筑成型、硬化后脱模得到石膏砌块。其它设置方式与实施例2相同。
对石膏砌块进行断裂荷载、软化系数，表观密度检测，与对比例1类似，试件长时间未凝结硬化，上述指标无法检测。
实施例3
将半干法脱硫灰在500-650℃进行氧化处理，得到氧化脱硫灰，将氧化脱硫灰粉磨至0.3mm方孔筛筛余小于1.0％、0.15mm方孔筛筛余小于10％，然后按重量比称取以下材料：氧化脱硫灰60重量份、半水石膏33重量份、矿物掺合料5重量份、激发剂2重量份、减水剂0.2重量份、缓凝剂0.1重量份，将以上材料混合均匀后加入42％水搅拌均匀，随后将搅拌均匀的浆料浇筑成型、硬化后脱模得到石膏砌块。
本实施例的缓凝剂为柠檬酸钠；激发剂为硅酸钠；减水剂为聚羧酸减水剂；所述矿物掺合料为s95级的矿粉。
对石膏砌块进行断裂荷载、软化系数，表观密度检测，其中断裂荷载为3.8KN，软化系数为0.67，表观密度为1000kg/m3。上述性能指标均满足YC/T698-2010《石膏砌块》的要求。
实施例4
将半干法脱硫灰在500-650℃进行氧化处理，得到氧化脱硫灰，将氧化脱硫灰粉磨至0.3mm方孔筛筛余小于1.0％、0.15mm方孔筛筛余小于10％，然后按重量比称取以下材料：氧化脱硫灰65重量份、半水石膏30重量份、轻骨料5重量份、减水剂0.2重量份、缓凝剂0.1重量份，将以上材料混合均匀后加入45重量份水搅拌均匀，随后将搅拌均匀的浆料浇筑成型、硬化后脱模得到石膏砌块。本实施例的所述缓凝剂为柠檬酸钠；所述激发剂为硅酸钠；所述减水剂为聚羧酸减水剂；所述轻骨料为膨胀珍珠岩。
对石膏砌块进行断裂荷载、软化系数，表观密度检测，其中断裂荷载为3.1KN，软化系数为0.62，表观密度为930kg/m3。上述性能指标均满足YC/T698-2010《石膏砌块》的要求。
实施例5
将半干法脱硫灰在500-650℃进行氧化处理，得到氧化脱硫灰，将氧化脱硫灰粉磨至0.3mm方孔筛筛余小于1.0％、0.15mm方孔筛筛余小于10％，然后按重量比称取以下材料：氧化脱硫灰70重量份、半水石膏30重量份、减水剂0.3重量份、缓凝剂0.1重量份，将以上材料混合均匀后加入45重量份的水搅拌均匀，随后将搅拌均匀的浆料浇筑成型、硬化后脱模得到石膏砌块。本实施例的所述缓凝剂为柠檬酸钠；所述减水剂为聚羧酸减水剂。
对石膏砌块进行断裂荷载、软化系数，表观密度检测，其中断裂荷载为3.6KN，软化系数为0.64，表观密度为1030kg/m3。上述性能指标均满足YC/T698-2010《石膏砌块》的要求。
虽然上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种石膏砌块的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将半干法脱硫灰在500-650℃进行氧化处理，得到氧化脱硫灰，然后将氧化脱硫灰粉磨至0.3mm方孔筛筛余小于1.0%、0.15mm方孔筛筛余小于10%的粒径；
（2）将50~70重量份的步骤（1）得到的粉磨后的氧化脱硫灰，20~40重量份的半水石膏，0.01~0.2重量份的缓凝剂，0~2重量份且不含0重量份的激发剂，0.1~0.3重量份的减水剂，3~8重量份的轻骨料以及5~15重量份的矿物掺合料的各物料分别经电子计量秤计量后通过卸料部件卸入到混合机中进行混合并搅拌，所述混合机中设置有搅拌部件；搅拌时间为5~10s，随后将35~50重量份的水经流量计计量后，均匀喷入混合机内，在混合机内，通过搅拌部件对喷入水的浆料进行搅拌，搅拌时间为10~20s；
（3）将步骤（2）得到的混合浆料浇筑到模腔中，待浇筑到模腔中的混合浆料充满模腔后，停止浇筑；
（4）保持步骤（3）的模腔中的混合浆料3~10min时间后，浆料在模腔内临近初凝，启动液压成型刮刀对模腔内的初凝物料进行来回刮动，形成石膏砌块的上部企口，然后继续等待5~15min时间后，混合浆料硬化；
（5）步骤（4）得到的模腔中的混合浆体硬化后，将石膏砌块从模腔中取出，得到石膏砌块产品，得到的石膏砌块的断裂荷载为3.0~3.9KN，软化系数为0.67~0.76，表观密度为810~1050kg/m3。
2.根据权利要求1所述的石膏砌块的制备方法，其特征在于，所述卸料部件为气动卸料阀；所述混合机位于成型机的上方，所述混合机包括混合桶、可开启的顶盖、设置在顶盖上的喷水管、搅拌部件和液压翻转倒料部件，所述混合桶为卧式圆底结构，在所述混合桶内横置有所述搅拌部件，所述可开启的顶盖设置于所述混合桶的上方，在所述可开启的顶盖上设置有不锈钢水管，所述35~50重量份的水通过所述不锈钢水管均匀的喷入混合机的混合桶内。
3.根据权利要求2所述的石膏砌块的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，开启所述顶盖与所述液压翻转倒料部件使混合桶翻转，将步骤（2）得到的混合浆料倒入到成型机中的多个模腔中，所述成型机包括多个模腔、液压成型刮刀、底模和顶升部件，所述液压成型刮刀设置于多个模腔的上方，所述底模位于模腔的下方，且所述底模设置有密封装置，所述顶升部件设置于成型机的底部。
4.根据权利要求1所述的石膏砌块的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，待步骤（4）得到的模腔中的混合浆体硬化后，开启成型机的顶升部件，通过顶升部件将石膏砌块从所述模腔中顶出，然后通过夹具将石膏砌块取出，得到石膏砌块。
5.根据权利要求1或4所述的石膏砌块的制备方法，其特征在于，所述搅拌部件包括搅拌轴和高速桨叶；所述液压成型刮刀的液压端设置于模腔的两侧；所述模腔的两端及刮刀的下端分别设置有凹槽和凸起。
6.根据权利要求1所述的石膏砌块的制备方法，其特征在于，步骤（1）中氧化处理的时间为0.5~1h。
7.根据权利要求1所述的石膏砌块的制备方法，其特征在于，所述缓凝剂为柠檬酸或柠檬酸钠中的一种；所述激发剂为硫酸钠、明矾、硅酸钠中的一种或多种；所述减水剂为聚羧酸减水剂；所述轻骨料为膨胀珍珠岩、玻化微珠、陶粒中的一种；所述矿物掺合料为粉煤灰或矿粉中的一种。
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