本发明涉及固体废物资源化领域和建筑材料生产,尤其涉及一种利用磷石膏生产石膏砌块的方法。
背景技术:
1、磷石膏是湿法磷酸生产过程中排放的大宗工业固体废物,通常,每生产1t磷酸约产生4.5~5.5t的磷石膏。磷石膏主要成分为二水硫酸钙(caso4·2h2o),同时,还含有可溶性磷、可溶性氟、有机污染物、残酸等污染质,当采用露天堆存处置时,会污染水体、土壤等,因此,需要对其进行无害化处理,消除其环境危害。另一方面,由于磷石膏的主要成分是二水硫酸钙,与天然石膏的主要成分一致,是一种潜在的石膏资源,具备开发利用的基本物质条件。当采用磷石膏替代天然石膏,用于生产石膏建筑材料,既可有效地消除磷石膏的环境危害,又可实现磷石膏固体废物的资源化。
2、石膏砌块属于墙体建筑材料,可以替代传统的蒸压加气混凝土砌块(俗称“加气块”),用于砌筑墙体。
3、石膏砌块的生产工艺主要有两类。一类是采用浇注成型技术,即,先将半水石膏粉掺水60%~80%,搅拌调制成石膏浆,再浇注到模具中,待凝固后脱模,随后运至晾晒场,自然晾晒干燥,即得到石膏砌块成品。该技术的主要不足是石膏砌块中含有大量的游离水分,需要长时间(20~40天)晾晒,才能出厂,导致生产周期长、厂房占地面积大。另一类是采用压制成型技术,例如专利号201510041740.4“石膏空心砌块及其半干法生产方法”、201811338559.x“一种半干法高强石膏制品及其生产方法”、201810886428.9“一种半干法磷石膏砌块及其加工工艺”、202110104322.0“一种机械化连续化制备磷石膏砌块的半干式生产方法”、202110548212.3“机械化连续化制备磷石膏砌块的半干式生产方法及磷石膏砌块”。该类技术的特征是先将半水石膏粉掺加30%左右的水,再使用搅拌设备将水和半水石膏粉搅拌均匀,形成湿润半水石膏料,填入模具,启动液压机,将其压制成型,最后脱模码垛后,即获得石膏砌块产品。该技术最大的优势在于,成型后的石膏砌块不需要晾晒,直接可以出厂使用,因此,可以减少厂房面积、缩短产品的生产周期。
4、就第二类压制成型技术而言,现有的技术一般需要掺量辅助原料和药剂。如专利号201510041740.4“石膏空心砌块及其半干法生产方法”要掺加粉煤灰、减水剂、缓凝剂、甲基纤维素、激发剂等;专利号201811338559.x“一种半干法高强石膏制品及其生产方法”提出掺加混合剂(sk助剂);专利号201810886428.9“一种半干法磷石膏砌块及其加工工艺”提出掺量氟化氢、减水剂、分散剂、缓凝剂、增强剂;202110104322.0“一种机械化连续化制备磷石膏砌块的半干式生产方法”提出掺量包含减水剂、分散剂、缓凝剂、增强剂等的辅助剂;202110548212.3“机械化连续化制备磷石膏砌块的半干式生产方法及磷石膏砌块”提出掺加辅助剂(包含高分子保水剂、减水剂、分散剂、缓凝剂和增强剂等)。众所周知,当原料组成所包含的材料或药剂品种数量越多,原料配制越困难,各原料成分之间的混合均匀度越难得到保障,从而,增加了生产难度和生产成本,也影响了产品质量的稳定性。
5、高强度石膏砌块是一类比普通石膏砌块机械强度更高的石膏砌块,其抗压强度可达40mpa,例如201811338559.x“一种半干法高强石膏制品及其生产方法”报道其石膏砌块强度可达40mpa。高强度石膏砌块因其机械强度高,抗破坏能力强,有利于减少产品码垛、装卸、运输、施工中的破损率,同时,可有效增加墙体的强度和稳定性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供了一种利用磷石膏作为唯一原料,不掺加其他辅助原料和药剂的前提下,仅需掺加磷石膏质量的15~20%水,采用压制成型生产方法,生产出强度高、不需要晾晒干燥的石膏砌块,从而降低原料配制、混合的生产难度,省却产品晾晒环节,缩短产品生产周期,并提高产品机械强度。
2、为达到上述目的,本发明采用的技术方案为:一种利用磷石膏生产石膏砌块的方法,包括以下步骤:将熟磷石膏粉制备成湿润石膏粉后,压制,制得石膏砌块坯体,将石膏砌块坯体自然养护后,得到石膏砌块。
3、优选的,其具体包括以下步骤:
4、s1、制备湿润石膏粉:在熟磷石膏粉中加水,搅拌均匀后,得到湿润石膏粉;
5、s2、压制成型:将s1制备的湿润石膏粉填入模具内,压制成型后,脱模,得到石膏砌块坯体;
6、s3、自然养护:将石膏砌块坯体置于水平辊道输送机上,运行30min后,得到石膏砌块。
7、优选的,在s1中,以质量份为计,熟磷石膏粉:水=100:15~20。
8、优选的,在s1中,熟磷石膏粉为由含二水硫酸钙高于80wt%的生磷石膏制得。
9、优选的,在s2中,压制成型的压力条件为15~25mpa。
10、优选的,在s2中,s1制得的湿润石膏粉于10min内填入模具并压制成型。
11、上述的一种利用磷石膏生产石膏砌块的方法制得的石膏砌块。
12、本发明提供的技术方案带来的有益效果是:本发明所述的一种利用磷石膏生产高强度石膏砌块的方法,其具有以下有益效果:
13、(1)相对于专利号201510041740.4、201811338559.x、201810886428.9、202110104322.0、202110548212.3等专利,原材料仅为熟磷石膏粉,不需掺加减水剂、分散剂、缓凝剂、增强剂等辅助原料或药剂,原料组成得到大幅度减化和单一化,省却了原材料之间的混合处理工序。其原因在于,尽管熟磷石膏粉与水混合接触后,即开始发生水化反应,但水化反应需要一定时间,通常,在30min后才能水化反应完全,因此,在短时间内,例如,10min之内,大量的水仍呈游离状态,可以起到湿润熟磷石膏粉的作用,使石膏粉变为湿润粉体,具备可压制成块的物料条件,在后续快速填模和加压操作后,可形成块体结构,即可完成压制成型操作。只要掺水搅拌、填模、压制成型等三项操作在10min之内完成,所掺加的水可以确保石膏粉处于湿润状态,顺利完成压制成型操作,而且,可以得到机械强度好的砌块坯体。因此,减水剂、缓凝剂、保水剂等均不需要掺加,从而减少了原料组成,优化了原料混合处理,顺利完成成型操作;
14、(2)相对于专利号201510041740.4、201811338559.x、201810886428.9、202110104322.0、202110548212.3等专利,掺水量大幅降低,即掺水量为熟磷石膏粉质量的15~20%,其原因在于,同(1)中所述原因,掺水搅拌、填模、压制成型等三项操作连续执行,在10min之内,熟磷石膏的水化反应消耗的水分仅约5%左右,意味着仍有10~15%的水处于游离状态,可以起到湿润还未来得及水化反应的熟石膏粉的作用,即形成湿润的熟石膏粉料,可以满足常规压制成型的水分条件,可以实现压制成型为块体材料的加工操作;
15、(3)本发明所掺水分少,即掺水量为熟磷石膏粉质量的15~20%,相对于传统的掺水量60%~80%的浇注法生产石膏砌块,本发明生产石膏砌块中所含游离水少,意味着石膏砌块最终产品中因游离水干燥失水后所残留下来的孔洞率将大量减少;同时,因采用15~25mpa的压力压制成型,有利于物质间紧密接触,也即构成石膏砌块产品中的二水石膏晶体将紧密接触、相互搭接,石膏砌块结构致密、孔隙率低,从而产生较高的机械强度,其抗压强度可达45mpa,成为高强度石膏砌块产品。
16、当然,因上述(3)中所述原因,导致产品密度大,不符合轻质墙体材料的要求,但是,可在石膏砌块垂直方向居中压制出贯通孔道,即形成空心石膏砌块,类似专利号201510041740.4“石膏空心砌块及其半干法生产方法”所述,以此可大幅度降低石膏砌块的体积密度,满足轻质墙体材料的比重要求。