CN1915894A - 一种磷石膏复合砖及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磷石膏复合砖及其生产方法。该复合砖由以下原料混合制成：蒸养磷石膏：30－55份，胶凝材料：10－30份，固化剂：5－15份，骨料：5－37份，增强剂：1－5份。该砖的制备方法是将磷石膏在蒸汽中蒸养后与其他原料混合搅拌，加入适量水使湿基含水率控制在12％－20％，混合料在10－80MPa的压力下成型，成型砖在高温高压蒸汽中蒸养5－24h得到成品。该砖抗折强度和抗压强度较高，抗冻性能好，能够作为承重墙体使用。该技术能有效且大量的消耗磷石膏，有效节省用于堆场的土地资源，避免磷石膏废弃堆置产生的环境污染，成本较低，是环境、社会、经济效益比较好的环保技术。

Description

一种磷石膏复合砖及其生产方法

技术领域

本发明属于工业废渣资源化利用技术领域，具体涉及一种磷石膏复合砖及其生产方法，将磷复肥厂的工业副产品磷石膏蒸养后生产复合砖。

背景技术

随着国家逐步加强对土地资源的保护，煤炭资源价格持续高昂，过去利用粘土烧结成砖的技术将逐步被淘汰，取而代之的将是无需烧结，主要原料为工业废渣的非烧结砖。非烧结砖技术采取高压成型，养护方式采取蒸压养护或自然养护。采用高温高压蒸汽养护的砖体性能更加优良和稳定，因此蒸汽养护的非烧结砖技术是国家鼓励推行的一种环保技术。

随着国家农业的发展，对磷肥的需求量也越来越大，磷肥厂的磷肥产能持续扩大，但是磷肥生产过程中会排出大量的废渣磷石膏。磷石膏成分以二水石膏为主，因为含有少量杂质，所以综合利用比较困难，一般都废弃在堆场，既侵占大量土地又带来严重的环境污染。

为了解决这一问题，业内已经有利用磷石膏制备非烧结砖的专利出现，但是综合看来有以下几个问题：

中国发明专利申请《磷石膏免烧砖及其生产工艺》(公开号CN1277168A)将磷石膏、砂子和水泥高压压制成型再自然养护得到成品，其缺点是原料未经预处理，其中杂质会影响砖的性能，成型砖在自然养护的情况下性能的稳定性得不到保障。

中国发明专利申请《环保高压免烧磷石膏砖及其制造方法》(公开号CN1673154A)是将磷石膏、砂和外加剂在40MPa以上压力压制成型，采用自然养护，其缺点是压力太大，外加剂制造烦琐，砂子粉碎增加成本，自然养护不能保证性能的长期稳定性。

中国发明专利申请《高强度磷石膏建筑砌块及其制备方法》(公开号CN1433989A)是将磷石膏、骨料、外加剂等高压压制成型，再使用蒸汽养护得到成品，其缺点是原料未经预处理容易导致砖体蒸养时胀裂，成品率较低。

上述专利制备磷石膏砖时原料均没有经过预处理，容易导致砖体膨胀，性能降低，并且一般采用自然养护，性能的稳定性得不到保障，因此目前尚未见大规模实际生产应用。为了解决上述问题，本发明提供了一种将磷石膏原料事先活化处理再拿来制备复合砖的生产工艺，并且采用蒸汽养护，得到的产品成品率高，性能良好且稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磷石膏复合砖，该复合砖抗压和抗折性能好，抗冻性好，适合作承重墙体；本发明还提供了该复合砖的生产方法。

本发明提供的一种磷石膏复合砖，由以下重量份额的原料制得：蒸养磷石膏：30-55份，胶凝材料：10-30份，固化剂：5-15份，其中蒸养磷石膏采用磷石膏经过高温高压蒸汽蒸养获得，其中蒸养时间为3-20h，蒸汽压力为0.1-1.3MPa，温度为100℃-250℃。

上述磷石膏复合砖还可以包括下述原料中的任一种或二种：骨料：5-37份，增强剂：1-5份。上述磷石膏复合砖中，所述的胶凝材料为粉煤灰、沸石或烧结法赤泥，所述固化剂为氧化钙、氧化镁或氧化铝；所述骨料为河砂、铸造旧砂、采石场的碎石或炉渣；增强剂为水泥或聚乙烯醇。

上述磷石膏复合砖的生产方法，其步骤包括：

(1)、将原料按照配比称料后混合均匀；混合过程中加入水分，湿基含水率控制在12％-20％，其中，蒸养磷石膏由磷石膏原料在高压高温蒸汽中蒸养3-20h获得，其中蒸汽压力为0.1-1.3MPa，温度为100℃-250℃；

(2)、将上述混合料在成型设备中压制成型，砖的成型的压力在10-80MPa；

(3)、成型砖静置5-48h后置入蒸压装置进行蒸养得到成品，蒸汽养护的蒸汽压力控制在0.1MPa-1.3MPa，温度控制在100℃-250℃，蒸养时间控制在5-24h。

本发明公开的磷石膏复合砖中制砖的原料经过活化预处理，配方经过优化，因此抗压、抗折和抗冻性能好。磷石膏原料在蒸养时发生了晶相变化，从二水石膏晶体变为半水石膏晶体和硬石膏晶体，磷石膏蒸养出来后静置期间半水石膏会重新吸水变为二水石膏，此变化使二水石膏晶体粒径变粗，活性增强。磷石膏砖中的胶凝材料、固化剂和增强剂在高温高压蒸汽中迅速发生水化反应，生成的水化硅酸钙凝胶将粗大的二水石膏晶体包裹住，形成致密而均匀、强度很高的硅酸钙胶凝体系，体系中均匀的分布着石膏颗粒，在界面处会反应生成钙钒石等具有高强度的水化产物，从而使磷石膏砖获得较高的强度。原料蒸养这一过程使石膏晶体变粗，增加了石膏的活性，从而减少了石膏与硅酸钙的反应面积，消耗的胶凝材料减少，石膏耗量增大，所以本发明在不用消耗大量的外加物质的情况下能大量的消耗磷石膏，所以是一种好的综合利用磷石膏的方法，具有较好的推广应用前景。

本发明公开的磷石膏复合砖的强度能达到《国家蒸压灰砂砖》(GB11945-1999)MU15级的标准，即平均抗压强度在15MPa以上，平均抗折强度在3.3MPa以上，抗冻性能达标，质量损失率几乎为0％，冻后抗压强度在18MPa。本发明中磷石膏最大掺量可以达到55％，能够大量消耗磷石膏，对节约土地资源、减少磷石膏堆场对环境的污染具有积极意义。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供的复合砖的原料的掺量为：以重量计

蒸养磷石膏：  30-55份

胶凝材料：    10-30份

固化剂：      5-15份

磷石膏经过高温高压蒸汽蒸养，蒸养时间为3-20h，蒸汽压力为0.1-1.3MPa，温度为100℃-250℃，蒸养得到蒸养磷石膏。磷石膏经过蒸养后其中的石膏相实现了从二水石膏到半水石膏和硬石膏的转变，半水石膏在空气中放置后又吸水变为二水石膏，在晶型转化过程中晶粒变粗，活性增强，对砖制品的强度形成具有积极作用。

本发明中磷石膏原料经蒸养后可以静置任意长的时间，对制砖的效果没有显著影响。

以上所述的胶凝材料可以为粉煤灰、沸石或烧结法赤泥等；以上所述的固化剂可以为氧化钙、氧化镁或氧化铝等。

本发明中的复合砖可以为实心砖、空心砖或盲孔砖。

为了进一步提高砖体的性能，可以在上述原料中按下述份额加入骨料和/或增强剂：

骨料：  5-37份

增强剂：1-5份。

骨料可以为河砂、铸造旧砂、采石场的碎石或炉渣等；增强剂可以为水泥或聚乙烯醇等。

本发明中磷石膏复合砖的制备方法为：

1、将原料按照配比称料后混合均匀；混合过程中加入水分，湿基含水率控制在12％-20％，其中，蒸养磷石膏由磷石膏原料在高压高温蒸汽中蒸养3-20h获得，其中蒸汽压力为0.1-1.3MPa，温度为100℃-250℃。

2、将上述混合料在成型设备中压制成型，砖的成型的压力在10-80MPa。

3、成型砖静置5-48h后置入蒸压装置进行蒸养得到成品。蒸汽养护的蒸汽压力控制在0.1MPa-1.3MPa，温度控制在100℃-250℃，蒸养时间控制在5-24h。

实施例1：

本实例的原料配比为：

蒸养磷石膏：40份

沸石：      15份

氧化钙：    15份

铸造旧砂：  27份

水泥：      3份

生产方法为：

1、将磷石膏原料在蒸养装置中蒸养3h，蒸汽压力为0.1MPa，温度为100℃，蒸完后静置1d；

2、将蒸养磷石膏、石硝、粉煤灰和消石灰、水泥在搅拌机中搅拌10分钟，加入水，使湿基含水率为15％，搅拌均匀后在成型设备上用20MPa的压力压制成型，再送入蒸压釜中蒸养8h，设定蒸汽压力为0.8MPa，蒸养温度为180℃，蒸养后即得到成品。

本实例中复合砖经武汉产品质量监督检验建材站进行了性能检测，其物理尺寸为240mm×115mm×53mm，容重为1.63g/cm³，吸水率为0.01％，抗压强度平均为23.59MPa，抗折强度平均为4.25MPa，冻融试验后抗压强度为18.63MPa，单块砖的干质量损失率小于0.1％，内照射指数为0.2，外照射指数为0.1，放射性合格，干燥收缩值为0.44mm/m，碳化系数为Kc＝0.87，未见泛霜情况。

由上述性能检测结果可以看出，本实例的磷石膏复合砖各项性能均达到了国家标准中优等品的要求。

实施例2：

本实例的原料配比为：

蒸养磷石膏：  55份

粉煤灰：      25份

氧化钙：      15份

河砂：        5份

制备方法为：

将磷石膏蒸养处理后静置3d与其他物料混合后搅拌均匀，加入适量水分，使湿基含水率为12％，在压力10MPa下成型，在蒸养装置中蒸养24h，蒸汽压力为0.1MPa，温度为100℃，蒸养后得到成品。

实施例3：

本实例的原料配比为：

蒸养磷石膏：  30份

烧结法赤泥：  25份

氧化铝：      5份

采石场的碎石：37份

聚乙烯醇：    3份

制备方法为：

将磷石膏蒸养处理后静置5d与其他物料混合后搅拌均匀，加入适量水分，使湿基含水率为17％，在压力40MPa下成型，在蒸养装置中蒸养5h，蒸汽压力为1.3MPa，温度为250℃，蒸养后得到成品。

实施例4：

本实例的原料配比为：

蒸养磷石膏：55份

粉煤灰：    25份

氧化镁：    15份

水泥：      5份

制备方法为：

将磷石膏蒸养处理后静置7d与其他物料混合后搅拌均匀，加入适量水分，使湿基含水率为20％，在压力80MPa下成型，在蒸养装置中蒸养16h，蒸汽压力为0.34MPa，温度为150℃，蒸养后得到成品。

实施例5：

本实例的原料配比为：

蒸养磷石膏：55份

沸石：      10份

氧化镁：    5份

炉渣：    29

水泥：    1份

制备方法为：

将磷石膏蒸养处理后静置12d与其他物料混合后搅拌均匀，加入适量水分，使湿基含水率为16％，在压力60MPa下成型，在蒸养装置中蒸养12h，蒸汽压力为0.2MPa，温度为140℃，蒸养后得到成品。

实施例6：

本实例的原料配比为：

蒸养磷石膏：  55份

粉煤灰：      30份

氧化钙：      15份

制备方法为：

将磷石膏蒸养处理后静置10d与其他物料混合后搅拌均匀，加入适量水分，使湿基含水率为14％，在压力40MPa下成型，在蒸养装置中蒸养18h，蒸汽压力为0.25MPa，温度为145℃，蒸养后得到成品。

Claims (5)

1、一种磷石膏复合砖，由以下重量份额的原料制得：

蒸养磷石膏：30-55份

胶凝材料：10-30份

固化剂：5-15份

其中蒸养磷石膏采用磷石膏经过高温高压蒸汽蒸养获得，其中蒸养时间为3-20h，蒸汽压力为0.1-1.3MPa，温度为100℃-250℃。

2、根据权利要求1所述的磷石膏复合砖，其特征在于：它还包括下述原料中的任一种或二种：

骨料：5-37份，

增强剂：1-5份。

3、根据权利要求1或2所述的磷石膏复合砖，其特征在于：所述的胶凝材料为粉煤灰、沸石或烧结法赤泥，所述固化剂为氧化钙、氧化镁或氧化铝。

4、根据权利要求2所述的磷石膏复合砖，其特征在于：所述骨料为河砂、铸造旧砂、采石场的碎石或炉渣；增强剂为水泥或聚乙烯醇。

5、一种权利要求1所述磷石膏复合砖的生产方法，其步骤包括：

(1)、将原料按照配比称料后混合均匀；混合过程中加入水分，湿基含水率控制在12％-20％，其中，蒸养磷石膏由磷石膏原料在高压高温蒸汽中蒸养3-20h获得，其中蒸汽压力为0.1-1.3MPa，温度为100℃-250℃；

(2)、将上述混合料在成型设备中压制成型，砖的成型的压力在10-80MPa；

(3)、成型砖静置5-48h后置入蒸压装置进行蒸养得到成品，蒸汽养护的蒸汽压力控制在0.1MPa-1.3MPa，温度控制在100℃-250℃，蒸养时间控制在5-24h。