高掺量磷渣烧结砖及其生产方法 本发明是一种高掺量磷渣烧结砖及其生产方法，属于建材产品的技术领域。
早在若干年前，人们就将磷渣用于建材工业之中，如水泥生产、烧结制品生产，前提必须是磷渣在掺合其他原材料制作建材产品时，其产品的理化性能指标达到国家同类建材产品的质量标准。但目前磷渣的掺量相当有限，用于制砖行业的掺量仅20％左右，中国专利公报公开了一种磷渣烧结砖，专利号为：971038945，这种产品中磷渣的含量达到30-45％，是类似产品中比较高的一种，但是其用磷渣量还是比较低、仍然有大量废弃的磷渣需要处理，这项专利提供的技术依然不能够最大限度的解决问题，另外，这项技术需要添加8-20％的内燃料，才能达到它的发明目的，所以生产工艺比较复杂。
本发明的目的在于，提供一种由磷渣、页岩或粘土构成的高含磷渣的烧结砖及其生产的方法，产品构成成份简单、生产方法简单易行，生产的产品符合国家有关检测标准。
本发明是这样构成的：这种高掺量磷渣烧结砖，它由磷渣、页岩或粘土构成，按照重量百分比计算：磷渣为50-65％、页岩或粘土为35-50％，准确的说：按照重量百分比计算：它由磷渣60-65％、页岩或粘土35-40％构成；这种高掺量磷渣烧结砖，在产品中还添加有一定量的添加剂，添加剂为膨润土、陶土或粘土增强剂；高掺量磷渣烧结砖的生产方法，是取由高温液体倾入水中水淬得到的磷渣，将其粉碎为5mm以内，按照重量百分比计算：取磷渣50-65％、页岩或粘土35-50％混合，加入总重量0.4-0.7％的添加剂进行破碎、搅拌、成型、干燥，然后将其在950-1000摄氏度范围内进行焙烧。
本发明的特点在于：在烧结砖生产中，掺加50～65％的磷渣，外掺0.4～0.7％的添加剂，采用刨刀式对辊机、轮碾机等设备处理原料，双级真空挤砖机成型，轮窑或隧道窑焙烧地生产工艺生产出符合国家质量标准的烧结红砖，加速对磷渣综合利用的步伐，并提供高掺量磷渣烧结砖的所需的工艺参数。
磷渣采用电熔法制取黄磷后经水淬处理的硅酸盐类废渣，呈灰白色或灰色，玻璃体含量在90％左右，以SiO2和CaO为主要化学成分，少量成份有Al、Mg、Fe、P、F的氧化物或化合物，光谱分析结果，尚含有Mn、Ca、Ti、Ba等多种微量元素，潜在矿物组成为假硅灰石(-CaO、SiO2)和枪晶石(C3S2、CaF2)，比重2.9～3.0g/cm3、松散容重1.0～1.3g/cm3、莫氏硬度5左右、渣粒度在0.5～5.0mm之间，具有多孔结构；磷渣是一种无塑性的物质，当大掺量进入砖的混合料中时，会影响砖坯的强度及挤出成型性质，因此，需加入塑性较好的粘土或页岩。
采用添加剂的目的是提高混合料的塑性，本发明选用的添加剂对砖瓦原料塑性指数低于7的有提高作用，高于16的有降低作用，提高和降低幅度在10％～50％之间，能增强砖瓦产品抗压强度，泥条光洁度，提高成品砖内外的质量。添加剂的种类有以下几种：1、将膨润土(主要矿物成分为蒙脱石)、陶土(主要矿物成分为高岭石)烘干磨细，磨后细度为80-100目；2、选用由多种化工原料(废弃物)组成的用于瘠性料改性的增强剂(外购)，其主要成分为硫酸盐。
本发明认为：磷渣虽是一种毫无塑性的物资，但通过在混合料中加入页岩或粘土及掺少量的添加剂，原料的处理采用多级破碎，轮碾造粒，困陈均化，硬塑挤出成型的措施，合理的干燥，焙烧，就能生产出磷渣掺量在50-65％的高掺量磷渣烧结砖，本发明提供的工艺参数能够在有条件的烧结砖厂实施并形成规模生产，能达到节土，节能，保护环境的效果。
塑性指数是反映湿塑挤出成型质量好坏的一个重要工艺参数，中国建材地勘中心贵州总队实验室用页岩和磷渣作了磷渣掺量10％-65％的塑性指数测试，测试方法采用阿特伯格测试法，分别测试试样的液限和塑限，得出塑性指数结果；随着掺磷渣量的增大，混合料塑性指数降低，在65％掺渣量时，塑性指数为9.90，满足硬塑挤出成型之要求。
塑性指数测试原料配合比例液限含水量 (％)塑限含水量 (％)塑性指数页岩60.6 41.8 18.80页岩90％+磷渣10％56.0 40.2 15.7页岩85％+磷渣15％55.4 40.2 15.2页岩80％+磷渣20％54.2 39.5 14.7页岩75％+磷渣25％51.2 39.0 12.5页岩70％+磷渣30％51.9 40.6 11.3页岩65％+磷渣35％51.7 40.8 10.9页岩60％+磷渣40％50.2 39.8 10.4页岩40％+磷渣60％50.0 37.9 10.1页岩35％+磷渣65％47.1 36.1 9.90
在本发明中，最好是将磷渣单独破碎一道，使其粒度在5mm以内，再与其他原料混合进入下道破碎，这样有利于混合料粒度的控制和保护破碎设备。
粒度组成一览表 名 称塑性指数 颗粒组成(％)干燥敏感性系数干燥收缩液(％) ＜0.5 0.5～1 1～2 2～3 ＞3都匀页岩砖厂页岩9-13 84.8 6.0 4.2 1.8 3.2 0.89 5～6都匀电厂粉煤灰4-6 95 3 1.5 0.5 0福泉磷渣3-3 8.2 22 6.4 29.4 34
本发明试验时采用三次对辊破碎，粗碎间隙范围为10-15mm，中碎间隙为4-8mm，细碎间隙＜3mm，较好地满足了高掺量磷渣砖粒度要求；使用湿式轮碾机，两次双轴搅拌机，使得页岩粘土、磷渣、添加剂在搅拌过程中，实现混合料的颗粒密度增加、水分均化程度增加；由于磷渣基本无塑性，须依靠粘土或页岩来提高混合料的塑性，由研究资料介绍，可塑性产生的原因是在于粘土或页岩颗粒之间存在的静电引力和毛细管力，毛细管力的形成是粒子表面的一层水膜的表面张力作用，它会使相邻粒子之间彼此吸引靠近，在原料本身内力的基础上，在外界压力作用下，粒子间隙的空气被排除，合适粒径级配的混合呈增积密度最大状，这时混合料的宏观表现是：形成所需的混段、坯块、强度增加，特别指出的是磷渣砖坯成型水分比一般页岩或粘土砖低(因磷渣粒子内不含化学结合水等)，在选择成型设备时，以真空硬塑挤出成型设备为佳。
干燥是提高坯体强度的一种方法，粘土粒子内存在着化学结合水，自由水和大气吸附水，在页岩或粘土矿物结构中的(OH)基就是构成化学结合水的基因，而大气吸附水牢固的存在于粘土的微毛细管中，还有附着于粘土胶体粒子表面的水、渗透于坯体毛细管中的自由水，这些水的存在方式使得粘土或页岩坯体干燥有难度，稍不注意，就会造成坯体开裂等症状，当掺入50％-65％以上的磷渣后，由于磷渣粒子内不含化学结合水，不易附着机械水也不存在往外排除的过程，相反无塑性的磷渣粒子，在坯体中形成便于排水的孔隙，使水分从内至外的扩散通道畅通，再加之低于水份的成型，砖坯排出水量减少，也就是说高掺量磷渣烧结砖的干燥较易掌握、耗时较短，干燥效果好。
干燥工段工艺参数 项 目 单位 参数值 项 目单位 参数值干燥介质 隧道窑废烟气干燥周期小时 12-14干燥温度 ℃ 140-150干燥合格率％ 93相对湿度 ％ 85(排潮口)干燥收缩率％ 2干燥前砖坯水分 ％ ＜8残余水分 ％ 3干燥后砖坯水分
从磷渣化学成份分析数据及参考文献介绍，磷渣作为原料生产烧结制品，其焙烧机理与广义的陶瓷范畴是相符的，因此，陶瓷烧结理论，机理也适用于高掺量磷渣烧结砖，本发明在贵州省都匀长鑫厂建材公司页岩砖生产线2.5m×85.4m中断隧道窑上作工业性焙烧试验，其焙烧工艺参数见表
焙烧工艺参数项目参数值项目参数值窑型中断面隧道窑烧成收缩率(％)1.9烧成温度950～1000℃总收缩(％)3.9烧成周期30小时码窑密度＞270块/m3
把高掺量磷渣烧结砖产品，送至中科院贵阳地化所作岩相鉴定，其主要矿物结构由石英、锐钛矿、钾长石、石膏、齿铁矿组成。把在都匀长鑫建材有限公司页岩砖生产线上试制的高掺量磷渣烧结砖产品，用随机抽样的方法，取样进行了抗压强度、抗风化性能，泛霜性能，石灰爆裂性能，外观质量等项目的测试：从建材质检站检验结果来看，所检项目全部符合GB/T5101-1998、GB196-88的技术要求，特别是抗压强度值高达MU25，泛霜性能评定为一等品，石灰爆裂性能评定为优等品，这是一般粘土或页岩烧结砖难以达到的。高掺量磷渣砖的r照射率测试表明，其放射性在允许范围之内，符合国家标准，是一种安全的建材产品。
所以根据本发明提供的配方及生产方法：
1、以磷渣为主要原料，粉煤灰，页岩或粘土为掺配料，可以生产出磷渣掺量(重量比)50％-65％的高掺量磷渣烧结砖，物理性能指标达到GB/T5101-98、GB9196-88国家标准；
2、本发明提出的各工段工艺参数可靠，可行；
3、高掺量磷渣烧结砖干燥与焙烧效果，抗压强度，泛霜，石灰爆裂性能优于其他(如页岩、粘土)原材料的烧结砖，是综合利废，保护环境，保护资源的优良建筑材料。
本发明的实施例1：选用磷渣为50公斤、页岩或粘土为50公斤生产高掺量磷渣烧结砖，其中：磷渣是取由高温液体倾入水中水淬得到的磷渣，将其粉碎为5mm以内，然后加入0.4公斤的膨润土作为添加剂进行破碎、搅拌、成型、干燥，然后将其在950摄氏度进行焙烧。
本发明的实施例2：选用磷渣为65公斤、页岩或粘土为35公斤生产高掺量磷渣烧结砖，其中：将磷渣其粉碎为5mm以内，然后加入0.7公斤的陶土作为添加剂进行破碎、搅拌、成型、干燥，然后将其在1000摄氏度进行焙烧。
本发明的实施例3：选用磷渣为60公斤、页岩或粘土为40公斤生产高掺量磷渣烧结砖，其中：磷渣最好是取由高温液体倾入水中水淬得到的磷渣，将其粉碎为5mm以内，然后加入0.5公斤的市售粘土增强剂作为添加剂进行破碎、搅拌、成型、干燥，然后将其在980摄氏度进行焙烧。
本发明中选用单一的页岩或粘土作为基础材料使用，也可以按照常规习惯或方法选用页岩或粘土的混合物作为基础材料使用。