CN115849845A - 一种竹材磷石膏生态砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竹材磷石膏生态砖的制备方法及边坡固定方法，该制备方法为选取原材料；将原材料进行煅烧处理，加入胶结剂，形成磷石膏‑白云石砂‑胶结剂复合材料；将竹筒制作成竹条，用细铁丝固定构建成框架，形成外框体；利用竹筒嵌入形成内部空心体，把外框体和内部空心体组建成竹材框架体；将复合材料加入水搅拌后形成的浆料注入竹条框架体内，制备成具有空洞结构的多孔生态砖；将部分未煅烧的磷石膏粉与污泥、竹炭颗粒进行混合，再添加矿质肥料以及可降解的胶结剂，构建不同类型植物生长的土壤基质；将土壤基质放入固结后多孔生态砖中竹材框架体内的空洞处及空隙中，得到坡面绿化用的竹材磷石膏生态砖。
Description
技术领域
本发明属于磷石膏技术领域，特别是涉及一种竹材磷石膏生态砖的制备方法及边坡固定方法。
背景技术
目前，磷石膏是在磷酸生产中用硫酸处理磷矿粉时产生的固体废渣，磷石膏长期以来以堆放的方式进行处置，不仅大量占用土地，还带来较大的环境污染问题。每年排放和历年堆积的大量磷石膏已经成为制约磷化工行业可持续发展的严重环保问题。磷石膏主要成分为二水硫酸钙，此外还含有矿物成分Ca、Mg的磷酸盐及硅酸盐等多种其他杂质。目前磷石膏主要用于建筑材料，生产高强板、路沿石、透水路面等产品。
磷石膏开发利用的主要途径是用于水泥工业、化工原料、石膏建材制品，用作路基或回填矿山、工业填料、改良土壤等。受生产工艺、控制条件和磷石膏露天堆放综合影响，磷石膏使用性能影响最大的磷、氟杂质成分具有不确定性和多样性；综合利用磷石膏的各种技术，都需要控制对使用性能影响最大的杂质成分。水洗和石灰中和反应处理方法是常用的两种选择：水洗是分离和降低磷石膏游离酸性杂质的比较理想方法，难题是要产生大量需要二次处理的废水；石灰中和反应处理是降低和去除磷石膏游离酸性杂质比较简单的工艺方法，但需要重视石灰中和反应处理的附加影响。当前，出于经济原因的考虑，水洗方法几乎没有应用于综合利用磷石膏的工业生产；石灰中和反应处理方法也很少使用。实际综合利用生产所采用的磷石膏大多是经雨水洗涤酸性杂质自然稀释的长期堆积原料。但是，雨水洗涤自然稀释作用效果又具有很大的不确定性，相应综合利用生产的产品质量也具有很大的不确定性，磷石膏可溶性杂质是制约磷石膏像天然石膏进行利用的主要原因。磷石膏原料生产的建筑材料不仅质量指标不如天然石膏，石膏制品使用还存在盐霜、霉变等长期问题。利用磷石膏原料生产新型建筑材料的关键是工业大规模生产高质量、低成本和性能指标稳定的建筑石膏粉，再构建系列的建材产品。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前利用磷石膏原料生产的建筑石膏制品，质量指标差，石膏制品使用存在盐霜、霉变问题。
解决以上问题及缺陷的难度为：利用磷石膏生产新型石膏建筑材料主要存在着开发利用的产品和市场发展的问题，其关键是要把磷石膏工业大规模生产高质量、低成本和性能指标稳定的建筑石膏粉。目前技术对二水硫酸钙含量≤75％的磷石膏基本上不能用于生产建筑石膏粉及其制品，利用磷石膏生产合格质量的建筑石膏粉，需要烘干、煅烧过程，单从煅烧工艺和设备方面的投入生产成本较高，限制了磷石膏建材化利用的市场前景。
发明内容
本发明提供了一种竹材磷石膏生态砖的制备方法及边坡固定方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种竹材磷石膏生态砖的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：选取磷石膏、竹体为原材料；
步骤二：将一部分磷石膏与白云石砂进行500℃-600℃的煅烧处理，加入胶结剂，形成磷石膏-白云石砂-胶结剂复合材料；
步骤三：将竹筒制作不同长短、大小的竹条，用细铁丝固定构建成一定大小及不同形状的框架，形成外框体；利用不同直径的竹筒嵌入形成内部空心体，把外框体和内部空心体组建成竹材框架体；
步骤四：将磷石膏-白云石砂-胶结剂复合材料加入水搅拌后形成的浆料注入竹条框架体内且保留空心体，制备成具有空洞结构的多孔生态砖；
步骤五：将部分未煅烧的磷石膏粉按一定比例与污泥、竹炭颗粒进行混合，再添加矿质肥料以及可降解的胶结剂，构建不同类型植物生长的土壤基质；
步骤六：将土壤基质放入固结后多孔生态砖中竹材框架体内的空洞处及空隙中，得到坡面绿化用的竹材磷石膏生态砖。
其中：步骤二中磷石膏与白云石砂进行500℃-600℃的煅烧处理，磷石膏脱水形成半水磷石膏，白云石砂煅烧后形成CaO、MgO，提升磷石膏建材化利用的凝固性能。
其中：步骤二中磷石膏质量百分数为30.0％，磷石膏：白云石砂＝8：2，胶结剂为质量百分数5.0％～10.0％市场化的透水混凝土胶结剂及质量百分数1.0％酚醛树。
其中：步骤三中竹材框架体为多孔的大小不一的空心体，竹材框架体大小与得到的多孔生态砖框架适配。
其中：步骤五中胶结剂为壳聚糖，矿质肥料为钾矿粉、磷矿粉。
其中：步骤五中未煅烧的磷石膏质量百分数60.0％，污泥质量百分数30.0％、竹炭颗粒质量百分数8.0％、矿质肥料质量百分数1.0％、壳聚糖质量百分1.0％。
其中：竹炭颗粒小于2mm。
本发明还提供一种边坡固定方法，向竹材磷石膏生态砖种植草本植物及木本植物，利用植物根系固定坡面，在竹条磷石膏生态砖的空洞体，插入尖头竹管固定在边坡上。
进一步的：向竹材磷石膏生态砖空心部分种植草本植物及木本植物，提高坡面植被覆盖度及植物多样性。
本发明的优点如下：
本发明具备磷石膏综合利用率高、成本较低、植物生长基质保水保肥性好、边坡绿化植被覆盖度高的特点。
本发明从磷石膏建材化的角度，结合矿区生态环境治理的需求，以磷石膏为原料，通过添加改良剂，按基本满足混凝土质量的要求，既达到空心砖的质量水平，又能具有一定空间满足植物生长条件，实现边坡固定和边坡绿化，推进磷石膏综合利用，实现磷化工的可持续发展，形成一套磷石膏建材化利用的新途径，将磷石膏“变废为宝”，推动磷化工产业循环经济的发展，具有良好的生态和经济效益。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于这些内容。
实施例
一种竹材磷石膏生态砖，包括以下步骤：
步骤一：选取磷石膏、竹体为原材料；
步骤二：将一部分磷石膏与白云石砂进行500℃-600℃的煅烧处理，磷石膏脱水形成半水磷石膏，白云石砂煅烧后形成CaO、MgO，提升磷石膏建材化利用的凝固性能，加入胶结剂，形成磷石膏-白云石砂-胶结剂复合材料，磷石膏质量百分数为30.0％，磷石膏：白云石砂＝8：2，胶结剂为质量百分数5.0％～10.0％市场化的透水混凝土胶结剂及质量百分数1.0％酚醛树；
步骤三：将竹筒制作不同长短、大小的竹条，用细铁丝固定构建成一定大小及不同形状的框架，形成外框体；利用不同直径的竹筒嵌入形成内部空心体，把外框体和内部空心体组建成竹材框架体，竹材框架体为多孔的大小不一的空心体，竹材框架体大小与得到的多孔生态砖框架适配；
步骤四：将磷石膏-白云石砂-胶结剂复合材料加入水搅拌后形成的浆料注入竹条框架体内且保留空心体，制备成具有空洞结构的多孔生态砖；
步骤五：将部分未煅烧的磷石膏粉按一定比例与污泥、竹炭颗粒(小于2mm)进行混合，再添加钾矿粉、磷矿粉以及可降解的壳聚糖，构建不同类型植物生长的土壤基质，未煅烧的磷石膏质量百分数60.0％，污泥质量百分数30.0％、竹炭颗粒质量百分数8.0％、矿质肥料质量百分数1.0％、壳聚糖质量百分1.0％；
步骤六：将土壤基质放入固结后多孔生态砖中竹材框架体内的空洞处及空隙中，得到坡面绿化用的竹材磷石膏生态砖。
本发明还提供一种边坡固定方法，向竹材磷石膏生态砖种植草本植物及木本植物，利用植物根系固定坡面，在竹条磷石膏生态砖的空洞体，插入尖头竹管固定在边坡上。
进一步的：向竹材磷石膏生态砖空心部分种植草本植物及木本植物，提高坡面植被覆盖度及植物多样性。
利用竹条替代传统砂石制备生态砖的对比实验(表1)，在保证竹材生态砖抗压强度达到5.0Mpa-6.0Mpa的前提下，还能够明显增加孔隙度，其比砂石制备的生态砖具有明显的多孔透水及利于植物根系生长的优势。
表1竹条替代传统砂石制备生态砖的对比实验结果：
指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种竹材磷石膏生态砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：选取磷石膏、竹体为原材料；
步骤二：将一部分磷石膏与白云石砂进行500℃-600℃的煅烧处理，加入胶结剂，形成磷石膏-白云石砂-胶结剂复合材料；
步骤三：将竹筒制作不同长短、大小的竹条，用细铁丝固定构建成一定大小及不同形状的框架，形成外框体；利用不同直径的竹筒嵌入形成内部空心体，把外框体和内部空心体组建成竹材框架体；
步骤四：将磷石膏-白云石砂-胶结剂复合材料加入水搅拌后形成的浆料注入竹条框架体内且保留空心体，制备成具有空洞结构的多孔生态砖；
步骤五：将部分未煅烧的磷石膏粉按一定比例与污泥、竹炭颗粒进行混合，再添加矿质肥料以及可降解的胶结剂，构建不同类型植物生长的土壤基质；
步骤六：将土壤基质放入固结后多孔生态砖中竹材框架体内的空洞处及空隙中，得到坡面绿化用的竹材磷石膏生态砖。
2.根据权利要求1所述的一种竹材磷石膏生态砖的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中磷石膏与白云石砂进行500℃-600℃的煅烧处理，磷石膏脱水形成半水磷石膏，白云石砂煅烧后形成CaO、MgO。
3.根据权利要求1所述的一种竹材磷石膏生态砖的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中磷石膏质量百分数为30.0％，磷石膏：白云石砂＝8：2，胶结剂为质量百分数5.0％～10.0％市场化的透水混凝土胶结剂及质量百分数1.0％酚醛树。
4.根据权利要求1所述的一种竹材磷石膏生态砖的制备方法，其特征在于：所述的步骤三中竹材框架体为多孔的大小不一的空心体，竹材框架体大小与得到的多孔生态砖框架适配。
5.根据权利要求1所述的一种竹材磷石膏生态砖的制备方法，其特征在于：所述的步骤五中胶结剂为壳聚糖，矿质肥料为钾矿粉、磷矿粉。
6.根据权利要求1所述的一种竹材磷石膏生态砖的制备方法，其特征在于：所述的步骤五中未煅烧的磷石膏质量百分数60.0％，污泥质量百分数30.0％、竹炭颗粒质量百分数8.0％、矿质肥料质量百分数1.0％、壳聚糖质量百分1.0％。
7.根据权利要求6所述的一种竹材磷石膏生态砖的制备方法，其特征在于：所述的竹炭颗粒小于2mm。
8.一种利用如权利要求1所述的一种竹材磷石膏生态砖的制备方法制备的竹材磷石膏生态砖的边坡固定方法，其特征在于：向竹材磷石膏生态砖种植草本植物及木本植物，利用植物根系固定坡面，在竹条磷石膏生态砖的空洞体，插入尖头竹管固定在边坡上。
9.根据权利要求8所述的一种边坡固定方法，其特征在于：向竹材磷石膏生态砖空心部分种植草本植物及木本植物。
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