CN117602914A - 一种以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材，制备方法包括以下步骤：在高温炉内煅烧磷渣得到磷石膏粉，加入碱激发剂、水泥和砂制成混合料一，加入纤维材料，形成混合料二，倒入模具，得到磷石膏板。本发明的有益效果是：为市场提供了一种具有抗裂，防腐等功能的建筑用石膏板材产品；同时提供了这种由磷渣直接制备建筑石膏板材的方法，在直接使用磷渣作为原料的前提下，制备石膏制品，可以有效消耗固体废弃物，在不产生新污染的情况下产生经济效益和环保价值，形成一种可推广的磷石膏综合利用途径。

Description

一种以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材。
背景技术
我国磷石膏产量巨大，但其平均综合利用率仅30％，对磷渣中磷石膏资源的利用率低，现阶段大量磷石膏仍被作为固体废弃物堆积或掩埋。现有技术中通过磷石膏制备建筑石膏具有以下问题：1)相较于利用石膏矿直接制备石膏，其工艺成本较高，经济效益不佳，因此难以广泛运用；2)现有技术中磷石膏制备建筑石膏时产生大量的废水，不可避免地会产生新的污染物。
因此，为了将磷渣作为建材的基质材料，实现固体废弃物的资源化利用，提升对磷石膏的消纳量，降低新污染物产生，有必要研究一种以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材，对磷渣中磷石膏资源的利用重点推广。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材。
这种以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材的制备方法，包括以下步骤：
S1、在高温炉内煅烧磷渣，使得磷渣中的二水石膏脱水形成β型半水石膏，将煅烧后的磷渣研磨成粉末并过筛作为磷石膏粉使用；
S2、将磷石膏粉末加水，制备成膏状体，然后加入碱激发剂、水泥和砂，搅拌使其混合均匀后作为混合料一备用；
S3、在混合料一中加入纤维材料，形成混合料二；
S4、将混合料二倒入模具内，干燥并养护；得到磷石膏板。
作为优选，步骤S1中，在煅烧前对高温炉进行预热，预热温度为200～500℃；在高温炉内煅烧磷渣时的煅烧温度为650～800℃。
作为优选，步骤S1中，将煅烧后的磷渣研磨成粉末后过60目筛，保留粒径小于250μm的部分作为磷石膏粉使用。
作为优选，步骤S1中，煅烧磷渣制备的磷石膏粉中半水石膏的含量大于85％，当磷石膏粉中半水石膏含量低于85％时，额外增加石膏粉以提升半水石膏含量。
作为优选，步骤S2中，磷石膏粉、水泥和砂的质量比例为1：0.2～0.3：2；所述水泥为硅酸盐水泥，所述砂为中砂。
作为优选，步骤S2中，所述碱激发剂为火碱和小苏打中的至少一种，碱激发剂质量占比为混合料一的1.5～2.0％，加入碱激发剂后混合料一的pH值为9～10。
作为优选，步骤S3中，对混合料一加入外加剂以提升其和易性，外加剂为减水剂和缓凝剂，其质量占比为混合料一的0.1～1.0％。
作为优选，步骤S3中，当板材厚度小于等于2cm，选用聚丙烯纤维或植物纤维作为纤维材料，纤维材料的用量为0.5～1.2kg/m3；当板材厚度大于2cm，进一步添加钢纤维作为纤维材料，钢纤维的用量为2～5kg/m3。
作为优选，步骤S4中，浇筑后的磷石膏板于40～60℃环境内干燥，并于40～60℃环境内养护。
以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材，由上述任一所述方法得到的。
本发明的有益效果是：
本发明为市场提供了一种具有抗裂，防腐等功能的建筑用石膏板材产品；同时提供了这种由磷渣直接制备建筑石膏板材的方法，在直接使用磷渣作为原料的前提下，制备石膏制品，可以有效消耗固体废弃物，在不产生新污染的情况下产生经济效益和环保价值，形成一种可推广的磷石膏综合利用途径。
附图说明
附图1为一种以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材的制备方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例一
作为一种实施例，如图1所示，这种以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材的制备方法，包括：
S1：在高温炉内煅烧磷渣，高温炉预热温度200℃～500℃，煅烧温度650℃，使得磷渣中的二水石膏脱水形成β型半水石膏。将煅烧后的块状磷渣置于研磨器内研磨成粉末，过60目筛，保留粒径小于250μm的部分作为磷石膏粉使用，要求，煅烧磷渣制备的磷石膏粉中半水石膏CaSO4含量为88.9％。
S2：将满足要求的磷石膏粉末加水，制备成膏状体，然后加入碱激发剂、水泥和砂，搅拌使其混合均匀后备用，称入碱激发剂、水泥和砂的磷石膏膏体为混合料一。混合料1中磷石膏粉、水泥和砂的质量比例为1：0.2：2。碱激发剂为NaOH，每1kg混合料一中碱激发剂用量为25g，混合料一的pH值9.5。
S3：根据实际状态，在混合料一中加入适量外加剂，改善其和易性。将纤维材料添加至混合料一中继续搅拌得到混合料二，纤维材料选择聚丙烯纤维，用量0.8kg/m3。
S4：最将混合料二倒入模具内，制备直径150mm、高150mm的圆柱形试样，于40～60℃环境内干燥，并保留同条件养护试件。
步骤S4后还存在步骤S5，具体为：
S5：将干燥后的磷石膏板脱模，进行外观质量检查，同条件养护试样进行力学参数的测定。外观质量合格，且同条件养护试样力学参数达标，则此批次的纤维石膏板质量合格。以磷渣为基质制备的石膏板颜色一般会发灰或者发黄，对于外观要求较高的，可以利用建筑石膏浆对板表面进行二次粉刷提高其白度。
实施例二
作为另一种实施例，本实施例二使用和实施例一相同的方法制备以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材，磷石膏粉中CaSO4有效含量为90.3％；并提高水泥用量，将混合料一中磷石膏粉、水泥、和砂的质量比例调整为1：0.3：2；每1kg混合料一中NaOH用量为25g，pH值为9.7。
对比例一
作为另一种实施例，本对比例一使用和实施例一相同的方法制备以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材，但降低了混合料一的碱性，磷石膏粉中CaSO4有效含量为91.7％；碱激发剂为NaHCO3，每1kg混合料中中碱激发剂用量为50g，pH值为8.2。
对比例二
作为一种对比例，本对比例二使用和实施例一相同的方法制备以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材，但通过添加SiO2超细粉末作为主要杂质，降低了石膏的含量，磷石膏粉中CaSO4有效含量为63.9％。
对比例三
作为另一种对比例，本对比例三使用和实施例一相同的方法制备以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材，但混合料一中不添加水泥，磷石膏粉和砂的质量比例为1：2。
对比例四
作为另一种对比例，本对比例四使用和实施例一相同的方法制备以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材，但不加入纤维材料，磷石膏粉中CaSO4有效含量为90.6％。
以上实施例及对比例所得磷石膏砌块按照标准《GB/T17669.3-1999建筑石膏力学性能的测定》进行物理、力学性能的测试，测试结果下表。
由上表可见，本发明提供的所述防水保温型磷石膏砌块具有优良的抗压强度和抗折强度，以及极低的吸水率，导热系数也远小于磷石膏本身的导热系数。
对比实施例一和实施例二可知，在水灰比一定的情况下，提高水泥用量可以提高本产品的力学性能，提升抗压强度和弹性模量，降低吸水率。
对比实施例一和对比例一可知，当碱激发不足，PH值小于9.0时，本产品的力学性能有所下降，抗压强度、弹性模量和抗折强度均有所降低。
对比实施例一和对比例二可知，当磷石膏粉末中石膏含量低于85％，本产品的力学性能中抗压强度、弹性模量和抗折强度均有所下降，而导热系数有所增加。
对比实施例一和对比例三可知，不添加水泥时，本产品的力学性能显著下降，吸水率大幅增加。
对比实施例一和对比例四可知，不添加纤维材料时，本产品的抗裂性能较差。
因此，本发明所提供的方法及其制备的建筑用纤维石膏板材具有优越性。
需要说明的，本实施例中与实施例一相同或相似的部分可相互参考，在本申请中不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

Claims (10)

1.一种以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在高温炉内煅烧磷渣，使得磷渣中的二水石膏脱水形成β型半水石膏，将煅烧后的磷渣研磨成粉末并过筛作为磷石膏粉使用；
S2、将磷石膏粉末加水，制备成膏状体，然后加入碱激发剂、水泥和砂，搅拌使其混合均匀后作为混合料一备用；
S3、在混合料一中加入纤维材料，形成混合料二；
S4、将混合料二倒入模具内，干燥并养护；得到磷石膏板。
2.根据权利要求1所述的以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材的制备方法，其特征在于，步骤S1中，在煅烧前对高温炉进行预热，预热温度为200～500℃；在高温炉内煅烧磷渣时的煅烧温度为650～800℃。
3.根据权利要求1所述的以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将煅烧后的磷渣研磨成粉末后过60目筛，保留粒径小于250μm的部分作为磷石膏粉使用。
4.根据权利要求1所述的以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材的制备方法，其特征在于，步骤S1中，煅烧磷渣制备的磷石膏粉中半水石膏的含量大于85％，当磷石膏粉中半水石膏含量低于85％时，额外增加石膏粉以提升半水石膏含量。
5.根据权利要求1所述的以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材的制备方法，其特征在于，步骤S2中，磷石膏粉、水泥和砂的质量比例为1：0.2～0.3：2；所述水泥为硅酸盐水泥，所述砂为中砂。
6.根据权利要求1所述的以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述碱激发剂为火碱和小苏打中的至少一种，碱激发剂质量占比为混合料一的1.5～2.0％，加入碱激发剂后混合料一的pH值为9～10。
7.根据权利要求1所述的以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材的制备方法，其特征在于，步骤S3中，对混合料一加入外加剂以提升其和易性，外加剂为减水剂和缓凝剂，其质量占比为混合料一的0.1～1.0％。
8.根据权利要求1所述的以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材的制备方法，其特征在于，步骤S3中，当板材厚度小于等于2cm，选用聚丙烯纤维或植物纤维作为纤维材料，纤维材料的用量为0.5～1.2kg/m3；当板材厚度大于2cm，进一步添加钢纤维作为纤维材料，钢纤维的用量为2～5kg/m3。
9.根据权利要求1所述的以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材的制备方法，其特征在于，步骤S4中，浇筑后的磷石膏板于40～60℃环境内干燥，并于40～60℃环境内养护。
10.以磷渣为基质的建筑用纤维石膏板材，其特征在于，由权利要求1至9中任一所述方法得到的。
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