专利名称：一种磷石膏陶瓷材料的制作方法
技术领域：
本发明是一种磷石膏陶瓷材料，属于建筑材料领域。
2.
背景技术：
传统的陶瓷原料是粘土原料，石英原料和长石，方解石等原料，是天然矿物
质，属于不可再生材料。
随着地球资源的逐渐枯竭和贫化，发展绿色建材已经为全世界所重视。在建
造、材料领域内，为使固体废弃物资源化，发展循环经济，在现有陶瓷新材料新
技术中出现了煤矸石烧结材料，粉煤灰烧结材料，淤泥烧结材料，在陶瓷材料中
还使用了黄磷渣，高炉矿渣，萤石矿渣。
石膏也是陶瓷工业使用的主要辅助原料，而石膏主要用于石膏模具。 在现有技术中。没有将天然石膏或化学石膏作为陶瓷主要原料的技术。 磷石膏为磷石膏是工业湿法磷酸生产废料。工业湿法磷酸是磷肥生产的原
料，磷肥是农业生产中不可缺少的肥料，磷石膏排放在世界许多国家都有，现在
磷石膏每年全球总排放量在2亿吨以上。
中国大多数省份都有磷工业，多集中在云南，贵州，湖北，四川，湖南等磷
矿资源丰富的磷工业基地。现在我国磷肥生产已经跃居全球第一，而国内磷石膏
的年排放量己超过2000万吨，很快会突破3000万吨，为中国天然石膏开采量的
三倍以上。
目前，对磷石膏的利用仍属于工业难题，全球对磷石膏的利用率不足排放量 的4%。
包括中国在内的世界很多国家都在力图使工业废弃物资源化，积极开发磷石 膏利用技术，现有技术如下
法，英，德，日等发达国家，采取水萃取，水力分级和石灰中和等措施去除磷 石膏中除磷酸钙以外的杂质。煅烧为建造石膏使用。
德国，巴西，印度尼西亚和中国等国家用磷石膏生产硫酸，联产水泥。
一些国家使用磷石膏成产碳酸铵，联产水泥。
以上磷石膏的应用技术虽然实现了 "减排"的目的，但是工艺较为复杂，耗 能高，投资大，有的存在二次污染问题。
磷石膏还可以作为土壤改良剂等。
申请人发明的两项专利技术，其技术路线是以磷石膏中的成分与某些聚合物等发生综合反应，形成一种磷石膏复合材料，具有仿木性能，可以代替木材和水 泥使用。
3.
发明内容
磷石膏陶瓷材料属于非硅酸盐类的新型特种陶瓷。其发明点在于以磷石膏 和碳酸钙为主要原料，依制陶瓷的工艺方法制成。
在磷石膏和碳酸钙组分的基础上，为改进某些性能可参照现有陶瓷技术，加 入其他相应的陶瓷组分和添加剂。
原理磷石膏是一种混合物，组分较为复杂。除含有9(^左右的CaO和S03 以外，还含有10%的磷化物，硫化物，氟化物，硅化物，A1203， FeA， MgO, F, Na, K,粘土类物质，未参与反应的磷灰石粉，有机质和重金属元素。磷石膏的组 分无特定的标准，随原料磷灰石组分变化而变动。
中国鲁北化工总厂磷石膏组分含量-
组分CaO S03 Fe205A1203 Si02 总F 总P MgO
含量(％) 26.42 38.7 0.110.12 7.27 0.21 1.0 0.21 云南磷肥厂的磷石膏组分含量
组分 CaO S03 Fe205A1203Si02总F 总P
含量(％) 29.041.5 0.070.1058.5 0.304 2.0 石膏脱水温度
CaS04. 2H20(170 C°)—CaS04.1/2H20(200 C°) —IE型CaS04 (250 C°) —n型CaS04 (1193 C°)—I型CaS04 (1450 C。)—CaS04
II型无水石膏(n型CaS04)又称为硬石膏。在高温下比较稳定。X射线衍 射研究分析表明，I型CaS04属于立方晶体，其晶格常数分别被测定为7. 8叉和 7.67^在高温状态下，可能还伴随有很少CaSO,分解后的CaO和S03存在。
在磷石膏陶瓷中，通过不同的脱水温度和所产生的相，磷石膏可以成为可塑 性材料和瘠性材料，部分还可能成为溶剂材料。
碳酸钙(CaS03)的4理论化学组成为〔3056%,0)244%，碳酸钙在加热过程中， 860 C开始分解，940 CT时反应剧烈，分解为CaO和C02。 CaS03. (860 C°) —Ca0+C02
CaO虽然是难熔物质，熔点为2700'C，但在陶瓷胚釉中则可以与其他矿物质 反应生成低熔点的硅酸钙玻璃，因此CaO是强溶剂氧化物之一，所以碳酸钙是强溶剂原料。碳酸钙的天然矿物包括方解石，大理石，石灰石，白垩等。
由于磷石膏石一种复杂的混合物。在高温状态下，磷石膏与碳酸钙的反应是 一个多种元素参与的化学反应过程，是一个多种元素参与瓷化的过程，其所产生 的物质成分目前还很难一一说清楚。
磷石膏陶瓷材料的配比由于磷石膏是磷灰石和硫酸反应提取磷酸后剩下 的产物，磷灰石原料的成分决定了磷石膏的成分。全球各地磷灰石的成分差异较 大，所以磷石膏的成分差异也较大。磷石膏成分会直接影响到与碳酸钙的配比， 影响到磷石膏陶瓷所需组分搭配，影响到磷石膏的烧成温度和烧成时间等工艺， 所以磷石膏陶瓷的配比和工艺常需要根据磷石膏的成分做适当的调整。通常情况 下，磷石膏与碳酸钙的组分比例为8: 2，烧成温度为1000 'C — 1500 'C。可根 据产品性能的需要使用快速烧成或缓慢烧成等现有陶瓷的烧成工艺。磷石膏陶瓷 产品的成型亦可采用现有陶瓷技术中的成型工艺，如浇注成型，凝固成型，挤塑 成型，可塑辊压成型，模压成型等。
磷石膏本身为细粉状， 一般不用粉碎即可配料使用，较其他陶瓷材料节能。 磷石膏生产磷石膏陶瓷，如果磷石膏原料中反射性物质含量不超过国家相关 标准， 一般不用清除"杂质"，相反是利用了所含成分。所以磷石膏陶瓷配方简 单，操作简易，不存在污染问题，是一种较理想的生态环境材料。
磷石膏陶瓷坚硬，耐磨，机械强度高，不吸水，质地均匀细腻，瓷感突出， 灰白或浅黄色，色调柔和，表面具有优雅的光泽，外观接近大理石，花岗岩等天 然石材，其特性优于天然石材，是天然石材的理想替代品。磷石膏陶瓷可加入色 料烧成不同颜色的制品。磷石膏陶瓷可加入须晶和纤维增加韧性。 磷石膏陶瓷相对于传统陶瓷成本低。
人口膨胀，资源短缺，环境恶化是当今可持续发展三大问题。在中国由于20 多年的高速发展带来了资源枯竭和贫化。工业废料大量堆积与污染问题，亟待解 决。磷石膏排放和堆积量巨大，开发利用需要多层次，多用途，多渠道才能达到 真正减排的目的。磷石膏陶瓷为磷石膏的开发利用找到了一条有效的新途径。
陶瓷是中国的传统产品，磷石膏陶瓷为其中增添了一个新的成本低廉的新成员。
用途磷石膏陶瓷可作为日用陶瓷，建造卫生陶瓷，艺术陶瓷及工业陶瓷使用。4.具体实施例生产一块墙地砖。
配方磷石膏3000克，石灰石粉600克，Zr02少量。
操作l.将上述材料混合均匀。
2. 放在压胚机中压胚。
3. 将胚料放在电炉窑中逐渐升温。
4. 于1300 。C左右温度下烧结。
5. 保温一段时间，使溶剂充分熔融。
6. 冷却后即为成品。
权利要求
1. 一种磷石膏陶瓷材料，其特征是以磷石膏与碳酸钙为主要成分，依制陶瓷的工艺方法制成。
2. 权利要求1所述的磷石膏陶瓷材料，为改进性能，可参照现有 陶瓷技术加入除碳酸钙以外的其他相应的陶瓷组分和添加剂。
3. 权利要求1所述的碳酸钙，可以是方解石，石灰石粉，大理石 粉，白垩等天然矿物。
4. 权利要求1所述的磷石膏陶瓷材料，磷石膏和碳酸钙组分比例根据磷石膏和碳酸钙天然矿物的成分差异而选择，通常为8: 2。
5. 权利要求1所述的磷石膏陶瓷材料，其烧成温度根据磷石膏和 碳酸钙天然矿物的成分选择，通常在1000(:°-1500(:°之间。
全文摘要
本发明为一种磷石膏陶瓷材料。是一种特种陶瓷，由化工工业废料磷石膏与碳酸钙为主要成分，为调整陶瓷的某些性能，亦可加入现有陶瓷技术中的其他组分，以制陶瓷的工艺方法制成。具有坚硬耐磨，机械强度好，质地均匀，细腻，色调柔和，光亮优雅，瓷感突出等性能。本身为灰白或浅黄色，也可加入色料烧成其他色调。节能，配方简单，操作简易，成本低。可作为日用瓷，建造用瓷和工业用瓷，是一种理想的生态环境材料。
文档编号C04B35/01GK101423381SQ20071006633
公开日2009年5月6日 申请日期2007年10月30日 优先权日2007年10月30日
发明者任兆磊 申请人:任兆磊