高强磷石膏墙体材料及采用该材料制砖的方法.pdf

本发明为一种利用工业废磷石膏生产高强磷石膏墙体材料及采用该材料制砖的方法，磷石膏墙体材料各组份为磷石膏50～70％，粉煤灰15～25％，铁矿渣10～20％，生石灰5～10％。其制砖的生产方法是将将磷石膏与生石灰预混后再与铁矿渣和粉煤灰混合均匀，按水胶比0.2～0.35比例加水混匀，压砖机中压制成型，放入蒸压釜中120～140℃压蒸4～7小时。本发明磷石膏用量大，有助于解决磷石膏的排放和环境污染问题，所制的砖强度高，实心砖高于MU15，空心砌块高于MU10，且生产过程简单，成本较低。

1、  一种高强磷石膏墙体材料，其特征在于包括以下各组份及质量百分比：
磷石膏     50～70％，
粉煤灰     15～25％，
铁矿渣     10～20％，
生石灰     5～10％。

2、  根据权利要求1所述的高强磷石膏墙体材料，其特征在于铁矿渣细度为表面积300～400m²/kg。

3、  根据权利要求1所述的高强磷石膏墙体材料，其特征在于各组份的质量百分比为：
磷石膏     50％，
粉煤灰     25％，
铁矿渣     17％，
生石灰     8％。

4、  一种采用权利要求1所述的高强磷石膏墙体材料制砖的方法，其特征在于包括以下步骤：
a、将磷石膏与生石灰预混后再于铁矿渣和粉煤灰混合均匀；
b、按水胶比0.2～0.35比例加水混匀；
c、将b的混合料在压砖机中压制成型；
d、将成型块在蒸压釜中120～140℃压蒸4～7小时。

高强磷石膏墙体材料及采用该材料制砖的方法
技术领域
本发明为制造磷酸时排出的副产物磷石膏的废物利用，特别是用磷石膏生产高强磷石膏墙体材料及采用该材料制砖的方法。
背景技术
磷石膏是制造磷酸时排出的副产物，其主要成分是二水石膏(CaSO₄·2H₂O)64％～70％，磷酸2～5％，氟(F)约1.5％，及其游离水和不溶性残渣，是带酸性的粉状物。每生产1吨磷酸要排出5吨磷石膏。
据报道，目前世界上磷石膏年排量约为11000-13000万吨，其中只有少量得到了利用。目前只有日本、美国等国家的对石膏利用率较高。在我国，随着化学工业的发展，磷石膏的排放量不断增加，目前已达2000万吨/年，如四川什邡磷肥厂每年排放磷石膏数百万吨，目前已经堆积起五座磷石膏山，总量已达数千万吨。到目前为止，我国的磷石膏利用率很低，磷化工厂周围的磷石膏堆积如山，侵占良田，污染环境，造成公害。因此解决磷石膏的大规模利用已是迫在眉睫的问题。
目前国内外对磷石膏的利用有如下几个方面啊：1)作为水泥缓凝剂，因在水泥掺量只有3％以内，且只有少量厂利用，所以用量有限；2)水泥煅烧矿化剂，用量也有限；3)作为激发剂激发高掺量矿渣水泥的活性；4)生产纸面石膏板：对磷石膏进行水洗，以除去酸性等杂质，然后煅烧以生产石膏粉，用其生产纸面石膏板等建材产品，该利用途径在日本、美国应用广泛，但该利用途径的缺点是投资高，清洗过的废水需进行处理，增加了生产成本。同时纸面石膏板在我国认知度不高；5)也尝试过作为路基材料，但是磷石膏遇水发涨，将路面拱起，但与低钙粉煤灰石灰混合后，该问题可以解决；6)农业上用作碱性土壤的改性剂，但目前仍在探索阶段。
关于利于磷石膏制作墙体材料也有一些研究报道：采用蒸压法制磷石膏可以制砖，在该过程中磷石膏首先脱水形成半水石膏，冷却后重结晶形成二水石膏，从而形成强度。但是，由于只使用了磷石膏这一种原料制砖，而石膏本身抗压强度并不高，所以所得的标砖的抗压强度并不高，只能达到5MPa，远远不能满足国标要求(MU10以上，即10MPa以上)。贵州省建材科研设计院也对磷石膏生产石膏砖进行了研究。先将二水磷石膏进行烘干，再将其置于自制炒锅中进行炒制，使其生成半水磷石膏。然后掺入适量磷渣和炉渣作为骨料，进行混合配料，最后低压下压制成型，自然养护。加入磷渣和炉渣后，所得磷石膏砖强度有所增加，为7.6MPa，但是该产品抗冻性不合格，仅适用于干燥环境下的非承重内墙^[13]。
在国外美国迈阿密(Miami)大学和巴赫莱因(Bahrain)大学的研究人员用不经脱水处理的磷石膏和砂子、水泥为配料，在高压82.7MPa下制成标准尺寸的砖块口砖的抗压强度、开裂系数、吸水性、密度、耐磨性均符合建筑业要求。砖的抗压强度高达38MPa，抗折强度为3.4～3.8MPa。但是要投入工业生产是不现实的，因为在现阶段国内的压砖机设备是不能达到成型压力为每块砖80MPa的要求的。而且，即使成型压力能够达到要求，能耗势必增加，成本也随之提高，经济效益不划算。
在印度研制出的石灰一磷石膏的新型墙砖。先将锻烧过的磷石膏、石灰按一定比例干态下混合后，加入少量水分，充分混合后，进行研磨。所得拌合物加入砖模具中在振动床上振动密实。成型试件低压蒸养后，再自然养护。试件抗压强度随着养护时间的变长而增加。自然养护72天后试件抗压强度能达到10MPa。但采用的是锻烧过的磷石膏，投资变大，养护时间太长，工艺比较复杂。同样也不能直接投入工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种磷石膏用量大，生产的砖强度高，生产过程简单，成本低的高强磷石膏墙体材料及采用该材料制砖的方法。
本发明的解决方案是：高强磷石膏墙体材料，其特点是包括以下各组份及质量百分比：
磷石膏     50～70％，
粉煤灰     15～25％，
铁矿渣     10～20％，
生石灰     5～10％。
采用上述高强磷石膏墙体材料制砖的方法，其特点是包括以下步骤：
a、将磷石膏与生石灰预混后再与铁矿渣和粉煤灰混合均匀；
b、按水胶比0.2～0.35比例加水混匀；
c、将b的混合料在压砖机中压制成型；
d、将成型块在蒸压釜中120～140℃压蒸4～7小时。
本发明的解决方案中，磷石膏与生石灰预先混合，中和其酸性，使其呈碱性。在蒸压过程中磷石膏首先脱水形成半水石膏，冷却后重结晶形成二水石膏，除了在胶凝材料体系中起到微集料作用外，本身可产生一定的强度。粉煤灰、铁矿渣、石灰蒸压过程中将发生水化反应，产生大量的水化硅酸钙、水化铝酸钙，从而达到增强砖的强度。
本发明的解决方案中，铁矿渣采用细度为表面积300～400m²/kg，其效果最好。
本发明的优点：
a、磷石膏在墙体材料中含量为50～70％，磷石膏用量大，有助于解决磷石膏的排放和环境污染问题。
b、本发明材料具有容重低，保温性能好的优点。
c、采用本生产方法制砖强度高，实心砖强度高于MU15，空心砌块强度高于MU10。
d、生产过程简单，成本较低。
具体实施方式
本发明实施例的高强磷石膏墙体材料，各组份质量百分比为
磷石膏     50％，
粉煤灰     25％，
铁矿渣     17％。
生石灰     8％。
其中铁矿渣细度为表面积300～400m²/kg。
用上述实施例材料制砖的生产方法按以下步骤进行：
a、将磷石膏与生石灰预混后再与铁矿渣和粉煤灰在混料机中混合均匀；
b、按水胶比0.25比例加水混匀；
c、将B的混合料在压砖机中压制成型；
d、将成型块在蒸压釜中130℃压蒸6小时。
本实施例制得的实心砖强度大于MU15，空心砌块强度大于MU10。