CN110451864A - 磷石膏免烧陶粒轻集料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了磷石膏免烧陶粒轻集料，其包括磷石膏、矿粉、水泥组成的混合物和水，所述混合物中各原料的重量百分比分别为：磷石膏80‑90％、矿粉3.3‑10％、水泥6.5‑10％，所述水的重量为所述混合物重量和的17％；本发明还提供了制备磷石膏免烧陶粒轻集料的方法，以磷石膏为主体材料，以水泥为碱性激发剂，以矿粉为活性材料，经改性、造粒、养护、破碎、筛分等工艺制备而成，本发明生产的磷石膏免烧陶粒轻集料可广泛用于公路路基材料、C40及以下等级混凝土、水泥混凝土砌块等制品中，可大量消耗磷石膏库存量，变废为宝，对节约资源、实现资源优化配置和可持续发展都具有极其重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及工程材料技术领域，具体涉及一种磷石膏免烧陶粒轻集料及其制备方法。
背景技术
磷石膏是化工企业用硫酸分解磷矿、萃取磷酸过程中产生的工业废渣，制取1吨磷酸会产生约5吨磷石膏。磷石膏的主要化学成分是二水石膏(CaSO4·2H2O)，并含有少量磷酸、磷酸钙、残余酸、可溶性P2O5、氟化物、重金属、有机质等杂质，通常呈白色或深灰色的潮湿细粉末状。根据统计数据，2015年为止，我国磷石膏的年排放量已超过7000万吨；我国磷石膏固体废渣累计堆存量，2009年超过1亿吨，2018年达2.5亿吨。
磷石膏不仅占用了大量的土地，而且还对土壤、水源、空气造成了严重污染，甚至构成安全隐患。从国家产业政策要求及墙体材料改革的需要出发，开展资源综合利用，发展循环经济，是我国一项重大的技术经济政策，也是国民经济和社会发展中一项长远的战略方针，对节约资源、保护环境、提高经济效益、促进经济增长方式由粗放型向集约型转变，对实现资源优化配置和可持续发展都具有极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供建筑用的一种磷石膏免烧陶粒轻集料及制备方法，是以磷石膏为主体材料(磷石膏占比80％以上)，以水泥为碱性激发剂，以矿粉为活性材料，经改性、造粒、养护、破碎、筛分等工艺制备出的一种防水性能良好的高强轻质料，可广泛用于公路路基材料、C40及以下等级混凝土、水泥混凝土砌块等制品。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：磷石膏免烧陶粒轻集料，由磷石膏、矿粉、水泥组成的混合物和水组成，所述混合物中各原料的重量百分比分别为：磷石膏80-90％、矿粉3.3-10％、水泥6.5-10％，所述水的重量为所述混合物重量和的17％。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
过硫磷石膏矿渣水泥是武汉理工大学林宗寿教授发明的一种新型绿色低碳免煅烧水泥，它以过量的磷石膏、矿渣粉和碱性激发剂为主要成分，加入适量水后可形成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，水化产物中含有大量未化合的游离石膏，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，其中磷石膏在粉料中的质量百分含量应在40％至60％之间。
磷石膏免烧陶粒轻集料以过硫磷石膏矿渣水泥的理论基础上进行研发、试验并拓展出来的一种新型技术，充分利用了过硫磷石膏矿渣水泥净浆强度＞胶砂强度＞混凝土强度的特点，采用80％以上磷石膏为主要原材料经过自然水化和工艺，制成一种具有免烧第能耗、生态环保无污染的一种新型建材产品。磷石膏免烧陶粒轻集料可广泛用于公路路基材料、C40及以下等级混凝土、水泥混凝土砌块等制品，将磷石膏制成磷石膏免烧陶粒轻集料是一种新型磷石膏综合利用方法。石膏陶粒制品及其空心砌块具有容重轻，保温隔热效果好，施工方便，抹灰无空鼓，不脱落等优点，使其经济和社会效益较为显著。随着墙体改革的需要，其利用量也越来越大。
本发明通过以磷石膏为主体材料(磷石膏占比80％以上)，以水泥为碱性激发剂，以矿粉为活性材料制成磷石膏免烧陶粒轻集料，可广泛用于公路路基材料、C40及以下等级混凝土、水泥混凝土砌块等制品，实现磷石膏主体废物再利用，实现资源优化配置。
本发明还公开了磷石膏免烧陶粒轻集料的制备方法，包括如下步骤：
S1:将磷石膏、矿粉、水泥、水按照重量百分比投入到搅拌机中混合均匀；
S2：将上述混合均匀的原料按照重量百分比边造粒边计量加水，造粒设备倾斜角度为
60-82度，加水速度为1.25-1.5L/min；
S3：将S2中生产出来的磷石膏陶粒球在15-30℃进行初凝和终凝，初凝时间12-20h，
终凝时间24-36h，初凝和终凝完成后采用浸水或不间断洒水方式进行养护14-28天；
S4：将S3中生产出的磷石膏陶粒球转运到具有防尘设施的场地内堆放，自然干燥处理
以使磷石膏陶粒球的含水率不大于8％；
S5：对磷石膏陶粒球进行破碎，出料粒度10-40mm，获得磷石膏陶粒球轻集料；
S6:对磷石膏陶粒球轻集料应进行筛分分级处理并分类存放；
S7：对磷石膏陶粒球轻集料进行分类分批检验并标识。
本发明通过对原材料经特定工艺条件和改性、造粒、养护、破碎、筛分等工艺步骤制备出磷石膏陶粒球轻集料，工艺过程简单易控，容易实现工业化生产，变废为宝，对节约资源、实现资源优化配置和可持续发展都具有极其重要的意义。
具体实施方式
下面结合实施例来详细说明本发明的具体内容。
实施例1：磷石膏免烧陶粒轻集料，其主要制作原料及其重量份数如下：磷石膏800kg、矿粉100kg、水泥100kg，水170kg。
实施例2：磷石膏免烧陶粒轻集料，其主要制作原料及其重量份数如下：磷石膏850kg、矿粉85kg、水泥65kg，水170kg。
实施例3：磷石膏免烧陶粒轻集料，其主要制作原料及其重量份数如下：磷石膏880kg、矿粉55kg、水泥65kg，水170kg。
实施例4：磷石膏免烧陶粒轻集料，其主要制作原料及其重量份数如下：磷石膏900kg、矿粉33kg、水泥67kg，水170kg。
实施例1-4中磷石膏免烧陶粒轻集料的生产加工过程，具体如下：
S1：将上述原料投入到搅拌机中混合均匀；
S2：将上述混合均匀的原料按照重量百分比边造粒边计量加水，造粒设备倾斜角度为60度，加水速度为1.5L/min；
S3：将S2中生产出来的磷石膏陶粒球在20℃进行初凝和终凝，初凝时间16h，终凝时间30h，初凝和终凝完成后采用浸水方式进行养护15天；
S4：将S3中生产出的磷石膏陶粒球转运到具有防尘设施的场地内堆放，自然干燥处理以使磷石膏陶粒球的含水率为6％；
S5：对磷石膏陶粒球进行破碎，出料粒度10-40mm，获得磷石膏陶粒球轻集料；
S6：对磷石膏陶粒球轻集料应进行筛分分级处理并分类存放；
检测结果如表1：
表1实施例1-4检测结构统计表
| 实施例 | 堆积密度 | 筒压强度 | 1h吸水率 | 软化系数 |
| 1 | 998kg/m3 | 6.8MPa | 4.1％ | 0.98 |
| 2 | 970kg/m3 | 6MPa | 5.7％ | 0.90 |
| 3 | 965kg/m3 | 5.1MPa | 7.9％ | 0.86 |
| 4 | 950kg/m3 | 4.5MPa | 8.4％ | 0.82 |
上述磷石膏免烧陶粒轻集料，各项性能指标均超过国家标准GB/T17431.2-20101轻集料性能标准，其中，实施例1的磷石膏免烧陶粒轻集料适用于混凝土及混凝土制品用磷石膏轻集料，实施例2-4的磷石膏免烧陶粒轻集料适用于磷石膏水稳层。
制备实施例1的磷石膏免烧陶粒轻集料的工艺参数还有其它优选选择，现以实施例方式做详细说明。
实施例5：
实施例1中磷石膏免烧陶粒轻集料的生产加工过程，具体如下：
S1：将上述原料投入到搅拌机中混合均匀；
S2：将上述混合均匀的原料按照重量百分比边造粒边计量加水，造粒设备倾斜角度为60度，加水速度为1.5L/min；
S3：将S2中生产出来的磷石膏陶粒球在20℃进行初凝和终凝，初凝时间16h，终凝时间30h，初凝和终凝完成后采用浸水方式进行养护20天；
S4：将S3中生产出的磷石膏陶粒球转运到具有防尘设施的场地内堆放，自然干燥处理以使磷石膏陶粒球的含水率为6％；
S5：对磷石膏陶粒球进行破碎，出料粒度10-40mm，获得磷石膏陶粒球轻集料；
S6：对磷石膏陶粒球轻集料应进行筛分分级处理并分类存放；
实施例6：
实施例1中磷石膏免烧陶粒轻集料的生产加工过程，具体如下：
S1：将上述原料投入到搅拌机中混合均匀；
S2：将上述混合均匀的原料按照重量百分比边造粒边计量加水，造粒设备倾斜角度为60度，加水速度为1.5L/min；
S3：将S2中生产出来的磷石膏陶粒球在30℃进行初凝和终凝，初凝时间12h，终凝时间24h，初凝和终凝完成后采用浸水方式进行养护14天；
S4：将S3中生产出的磷石膏陶粒球转运到具有防尘设施的场地内堆放，自然干燥处理以使磷石膏陶粒球的含水率为6％；
S5：对磷石膏陶粒球进行破碎，出料粒度10-40mm，获得磷石膏陶粒球轻集料；
S6：对磷石膏陶粒球轻集料应进行筛分分级处理并分类存放；
S7：对磷石膏陶粒球轻集料进行分类分批检验并标识。
实施例7：
实施例1中磷石膏免烧陶粒轻集料的生产加工过程，具体如下：
S1：将上述原料投入到搅拌机中混合均匀；
S2：将上述混合均匀的原料按照重量百分比边造粒边计量加水，造粒设备倾斜角度为60度，加水速度为1.5L/min；
S3：将S2中生产出来的磷石膏陶粒球在15℃进行初凝和终凝，初凝时间20h，终凝时间36h，初凝和终凝完成后采用浸水方式进行养护28天；
S4：将S3中生产出的磷石膏陶粒球转运到具有防尘设施的场地内堆放，自然干燥处理以使磷石膏陶粒球的含水率为6％；
S5：对磷石膏陶粒球进行破碎，出料粒度10-40mm，获得磷石膏陶粒球轻集料；
S：对磷石膏陶粒球轻集料应进行筛分分级处理并分类存放；
S7：对磷石膏陶粒球轻集料进行分类分批检验并标识。
检测结果如表2：
表2实施例5-7检测结构统计表
| 实施例 | 堆积密度 | 筒压强度 | 1h吸水率 | 软化系数 |
| 5 | 998kg/m3 | 6.8MPa | 4.1％ | 0.98 |
| 6 | 995kg/m3 | 6.75MPa | 4.3％ | 0.95 |
| 7 | 996kg/m3 | 6.72MPa | 4.4％ | 0.96 |
上述制备工艺参数制备的磷石膏免烧陶粒轻集料各项性能指标均超过国家标准GB/T17431.2-20101轻集料性能标准。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.磷石膏免烧陶粒轻集料，其特征在于：由磷石膏、矿粉、水泥组成的混合物和水组成，所述混合物中各原料的重量百分比分别为：磷石膏80-90％、矿粉3.3-10％、水泥6.5-10％；所述水的重量为所述混合物重量和的17％。
2.如权利要求1所述的磷石膏免烧陶粒轻集料，其特征在于：磷石膏PH值大于3.0，磷石膏细度为80um筛余量不大于20％，矿粉为S95级，水泥为PO42.5的普通硅酸盐水泥。
3.如权利要求2所述的磷石膏免烧陶粒轻集料，其特征在于：所述混合物中各原料的重量百分比为：磷石膏80％、矿粉10％、水泥10％。
4.如权利要求2所述的磷石膏免烧陶粒轻集料，其特征在于：所述混合物中各原料的重量百分比为：磷石膏85％、矿粉8.5％、水泥6.5％。
5.如权利要求2所述的磷石膏免烧陶粒轻集料，其特征在于：所述混合物中各原料的重量百分比为：磷石膏88％、矿粉5.5％、水泥6.5％。
6.如权利要求2所述的磷石膏免烧陶粒轻集料，其特征在于：所述混合物中各原料的重量百分比为：磷石膏90％、矿粉3.3％、水泥6.7％。
7.权利要求1-6任一项所述磷石膏免烧陶粒轻集料的制备方法，其制备方法包括如下步骤：
S1：将磷石膏、矿粉、水泥、水按照重量百分比投入到搅拌机中混合均匀；
S2：将上述混合均匀的原料按照重量百分比边造粒边计量加水，造粒设备倾斜角度为60-82°，加水速度为1.25-1.5L/min；
S3：将S2中生产出来的磷石膏陶粒球在15-30℃进行初凝和终凝，初凝时间12-20h，终凝时间24-36h，初凝和终凝完成后采用浸水或不间断洒水方式进行养护14-28天；
S4：将S3中生产出的磷石膏陶粒球转运到具有防尘设施的场地内堆放，自然干燥处理以使磷石膏陶粒球的含水率不大于8％；
S5：对磷石膏陶粒球进行破碎，出料粒度10-40mm，获得磷石膏陶粒球轻集料；
S6：对磷石膏陶粒球轻集料筛分分级并分级存放。
8.如权利要求7所述的磷石膏免烧陶粒轻集料的制备方法，其特征在于：筛分后的磷石膏陶粒球轻集料的尺寸规格分别为37.5-26.5、26.5-19.0、19.0-9.5、9.5-4.75、0-4.75。
9.如权利要求7所述的磷石膏免烧陶粒轻集料的制备方法，其特征在于：磷石膏陶粒球养护用水经沉淀和/或过滤后重复使用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20191115 |