CN101973747A - 一种黄磷渣和改性磷石膏制取免烧砖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种以黄磷渣和改性磷石膏为原料制备的免烧砖及其制备方法。以工业废渣黄磷渣和经改性的磷石膏为基本原料，外加砂子和水泥，按重量配比经粉碎、配料、混合搅拌、高压成型、脱模、蒸汽养护等工序制得成品。本发明可使黄磷工业排放的大量黄磷渣以及磷酸工业排放的大量磷石膏得到综合利用，同时减少由于它们长期堆放而产生的各种环境污染。本发明黄磷渣磷石膏免烧砖具有工业废渣利用率高、利用量大、生产工艺简单、生产周期短、成本较低且环保节能的优点，砖体满足国家标准对非烧结普通砖的要求，是一种新型环保建筑材料。对制成的砖坯进行蒸汽养护，可缩短养护时间，同时提高砖块的抗压抗折性能，有利于进行大批量的生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种以黄磷渣和改性磷石膏为原料制备的免烧砖的方法。
背景技术
我国土地面积逐年减少，土地资源越来越紧缺，由于生产粘土砖会消耗大量不可再生的土地资源，已不符合产业政策，所以我国于2000年明令禁止生产粘土实心砖。各种利用粉煤灰、电石渣、铸造钢渣、砂岩等作为替代原料的建材用砖应运而生。
磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的副产物，主要成分是CaSO4·2H2O，此外还含有少量F、P2O5、Al2O3、Fe2O3和有机物等。磷石膏主要用于制备化肥、石膏板、水泥缓凝剂、建筑石膏粉以及生产硫酸联产水泥等。
黄磷渣是电炉法生产黄磷过程中排放的工业废渣，一般在炉前经水淬处理为颗粒物，通常为灰白色，呈中性，具有多孔结构，多为玻璃体，有较好的活性，主要成分是非结晶假硅灰石，除含大量SiO2和CaO外，还含有F、Al2O3、P2O5、MgO、Fe2O3及少量的K2O、MnO、Na2O等化学成分。电炉制磷需要磷矿石为原料，因各地磷矿石品位不同，其中组分的差异常常会导致黄磷渣中SiO2、CaO、F、Al2O3等化学成分的含量不同。每生产1t黄磷大约要排放8～10t废渣，据不完全统计，世界上黄磷渣的排放量为1078～1300万t/a，如此大的排放量除小部分再生利用外大部分都露天堆放，既占用了大片土地，污染了环境，又对人类健康造成了危害。
我国从上世纪70年代开始对磷渣的综合利用进行研究，主要利用黄磷渣生产水泥(作水泥原料、作水泥掺合料)、生产复合肥料，但用量不多，利用率也不大，其他利用方面还有利用黄磷渣制墙体砖、陶瓷、保温材料、耐火材料等各种建筑材料，但从整体上来看，黄磷渣还没有得到充分利用，其利用价值还有待更好的开发。
国内对以黄磷渣为原料制备免烧砖的相关报导还很少，在中国专利公开号为CN101113102A中公开了一种“黄磷渣溶液生产免烧轻质耐火砖的方法”，它是取粒度为2～5mm的黄磷渣、高铝水泥、铝石粉按照10～15∶0.5～1.5∶0.3～1的重量比加入适量水混合后，采用免烧砖机制成型砖，脱模后常规养护制得。该方法的缺点是：以高铝水泥和铝石粉作为粘合剂的成本相对较高，其次，砖坯养护时间较长，不利于工业生产。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有加护的不足，提供一种黄磷渣和改性磷石膏制得的免烧砖及其制备方法。该免烧砖原料易得，工业废渣利用率高，生产工艺简单、周期短，产品强度高、质量好，具有很好的经济效益和社会效益。
本发明的技术方案是：黄磷渣和改性磷石膏制备的免烧砖，按以下重量配比的原料进行制备：
黄磷渣 65～75％
改性磷石膏 25～35％
砂子 5～10％
水泥 3～5％
水 5～10％。
所述改性磷石膏中掺入粉煤灰、生石灰等作为改性剂，在低温条件即200～300℃下进行无水煅烧改性而得的，改性磷石膏中氟含量低于0.1％，五氧化二磷含量低于0.3％。
所述免烧砖是实心标砖或盲孔砖或多孔砖。
一种黄磷渣和改性磷石膏制备免烧砖的方法，包括粉碎、配料、混合搅拌、高压成型、脱模、蒸汽养护工序，其特征在于按下述步骤制得成品：
a、将黄磷渣、改性磷石膏和砂子用制样粉碎机粉碎至粒度小于3mm，按：黄磷渣65～75％，改性磷石膏25～35％，砂子5～10％，水泥3～5％，水5～10％，进行配料；
b、将配好的料在水泥胶砂搅拌机中进行充分混合搅拌；
c、用压力成型机将充分混合的配料压制成砖坯；
d、将砖坯放置于蒸汽养护箱在60～80℃下进行蒸汽养护6～8小时，得到所述产品。
所述改性磷石膏中掺入粉煤灰、生石灰等作为改性剂，在低温条件下(200～300℃)进行无水煅烧改性而得的，改性磷石膏中氟含量低于0.1％，五氧化二磷含量低于0.3％。
本发明的优点是：
(1)采用无水低温煅烧法对磷石膏进行改性，既消除了磷石膏中各种杂质对其后续使用的影响，使改性磷石膏性能达到建材使用的要求，又避免了水洗等方法处理磷石膏时产生的二次污染，同时，在较低温度下进行改性，既符合节能降耗的方针，又有利于产业化的实现与发展。
(2)本发明的免烧砖，固体废弃物的利用率为87～93％，利用率高、利用量大，变废为宝，属于新型环保建筑材料。
(3)本发明的免烧砖，其原料易得，生产工艺简单，采用蒸汽养护可加快原料之间的反应，缩短生产周期，降低生产成本，同时可提高砖块的抗压抗折性能，产品强度高、质量好，符合《JC422-1991(1996)非烧结普通砖》的标准要求。
(4)本发明的免烧砖，避免了大面积挖采造成的环境和生态破坏，对防止水土流失、保护生态具有重要意义，节约了能源和土地资源，整个生产过程环保利废，符合循环经济和清洁生产的要求，具有较好的经济价值和较高的社会效益。
附图说明
图1为本发明免烧砖的生产工艺流程图。
具体实施方式
免烧砖按以下步骤完成：
1、原料化学成分：黄磷渣和改性磷石膏的主要化学成分分别见表1和表2。
表1黄磷渣的主要化学成分
表2改性磷石膏的主要化学成分
| 名称 | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | P2O5 | F | SO2 |
| 质量分数/％ | 30～38 | 614 | 0.28～2.85 | 0.08～1.31 | 0.11～0.28 | 0.05～0.09 | 39～51 |
其中，改性磷石膏是按一定重量配比在磷石膏中掺入粉煤灰、生石灰等作为改性剂，在低温条件下(200～300℃)进行无水煅烧改性而得的，煅烧过程既充分去除了磷石膏中附着水份又消除了磷石膏中氟、磷、有机质等的影响，改性后磷石膏中氟含量低于0.1％，五氧化二磷含量低于0.3％，符合生产建材的要求。
各原料的比例(重量百分比)为：
黄磷渣 65～75％
改性磷石膏25～35％
砂子 5～10％
水泥 3～5％
水 5～10％
2、制备方法：
黄磷渣、改性磷石膏和砂子粉碎至粒度小于3mm，按比例将各原料混合均匀后进行搅拌、高压成型、脱模、60～80℃蒸汽养护，最后进行性能检验，检验合格的即为成品。材料性能符合《JC422-1991(1996)非烧结普通砖》的标准要求。
实施例1：
将黄磷渣75％、改性磷石膏25％、砂子8％(重量百分比)粉碎至粒度小于3mm后，掺入水泥5％，加水7％进行混合搅拌、高压成型、脱模、60～80℃蒸汽养护，最后进行产品的性能检验。其中，蒸汽养护时间约为6～8小时。
经测定产品性能如下：
抗压强度10.6Mpa；
抗折强度2.7Mpa；
符合《JC422-1991(1996)非烧结普通砖》标准的要求。
实施例2：
将黄磷渣72％、改性磷石膏28％、砂子5％(重量百分比)粉碎至粒度小于3mm后，掺入水泥5％，加水8％混合搅拌，其它工序与实施例1相同。
经测定产品性能如下：
抗压强度10.8Mpa；
抗折强度2.3Mpa；
符合《JC422-1991(1996)非烧结普通砖》标准的要求。
实施例3：
将黄磷渣68％、改性磷石膏32％、砂子10％(重量百分比)粉碎至粒度小于3mm后，掺入水泥3％，加水10％混合搅拌，其它工序与实施例1相同。
经测定产品性能如下：
抗压强度10.2Mpa；
抗折强度2.3Mpa；
符合《JC422-1991(1996)非烧结普通砖》标准的要求。
实施例4：
将黄磷渣65％、改性磷石膏35％、砂子7％(重量百分比)粉碎至粒度小于3mm后，掺入水泥3％，加水5％混合搅拌，其它工序与实施例1相同。
经测定产品性能如下：
抗压强度10.1Mpa；
抗折强度2.4Mpa；
符合《JC422-1991(1996)非烧结普通砖》标准的要求。
Claims (5)
1.一种黄磷渣和改性磷石膏制备的免烧砖，其特征在于按以下重量配比的原料进行制备：
黄磷渣 65～75％
改性磷石膏 25～35％
砂子 5～10％
水泥 3～5％
水 5～10％。
2.根据权利要求1所述黄磷渣和改性磷石膏制备的免烧砖，其特征在于：所述改性磷石膏中掺入粉煤灰、生石灰等作为改性剂，在低温条件即200～300℃下进行无水煅烧改性而得的，改性磷石膏中氟含量低于0.1％，五氧化二磷含量低于0.3％。
3.根据权利要求1所述黄磷渣和改性磷石膏制备的免烧砖，其特征在于：所述免烧砖是实心标砖或盲孔砖或多孔砖。
4.一种黄磷渣和改性磷石膏制备免烧砖的方法，包括粉碎、配料、混合搅拌、高压成型、脱模、蒸汽养护工序，其特征在于按下述步骤制得成品：
a、将黄磷渣、改性磷石膏和砂子用制样粉碎机粉碎至粒度小于3mm，按：黄磷渣65～75％，改性磷石膏25～35％，砂子5～10％，水泥3～5％，水5～10％，进行配料；
b、将配好的料在水泥胶砂搅拌机中进行充分混合搅拌；
c、用压力成型机将充分混合的配料压制成砖坯；
d、将砖坯放置于蒸汽养护箱在60～80℃下进行蒸汽养护6～8小时，得到所述产品。
5.根据权利要求1所述的黄磷渣和改性磷石膏制备免烧砖的方法，其特征在于：所述改性磷石膏中掺入粉煤灰、生石灰等作为改性剂，在低温条件下(200～300℃)进行无水煅烧改性而得的，改性磷石膏中氟含量低于0.1％，五氧化二磷含量低于0.3％。
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