專利名稱：建筑保溫墻體材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑保溫材料領(lǐng)域，具體涉及一種利用工業(yè)廢棄物磷石膏和赤泥制備建筑保溫墻體材料的方法。
背景技術(shù)：
磷石膏是生產(chǎn)磷酸時排出的一種工業(yè)副產(chǎn)物，用濕法方法制備磷酸產(chǎn)生的廢渣其主要成分是與天然石膏物理性質(zhì)相類似的二水石膏，每生產(chǎn)I噸磷酸約排放5噸磷石膏。目前，全球磷石膏年排放量達(dá)2. 8億噸，而隨著我國磷肥行業(yè)的快速發(fā)展，我國磷石膏排放量 已超過5000萬噸，占全球石膏排放量的18%。在我國磷石膏的排放量中，有27. 7%的磷石膏用于制造水泥和石膏建材制品、生產(chǎn)化工原料、用作工業(yè)或路基填料、改良土壤、提取稀土元素等，而全球的利用率只達(dá)到20%左右。由于磷石膏含有五氧化二磷、氟、游離酸及放射性物質(zhì)等有害物質(zhì)，國家環(huán)保部門已將其定性為危險廢棄物，任意地排放會造成環(huán)境污染；磷石膏長期堆積不僅占地多、投資大、堆渣費用高，而且對堆場的地質(zhì)條件要求高，還會引起地表水及地下水的污染。赤泥是以鋁土礦為原料生產(chǎn)氧化鋁過程中產(chǎn)生的顆粒極細(xì)、強(qiáng)堿性固體廢渣，每生產(chǎn)I噸氧化鋁，大約產(chǎn)生赤泥O. 8 I. 5噸。我國是氧化鋁生產(chǎn)大國，2009年生產(chǎn)氧化鋁2378萬噸，約占世界總產(chǎn)量的30%，產(chǎn)生的赤泥近3000萬噸。目前我國赤泥綜合利用率僅為4%，累積堆存量達(dá)到2億噸。大量赤泥廢渣堆積如山占用土地，污染大氣，污染水和污染環(huán)境。目前關(guān)于磷石膏的綜合利用主要集中在制備化肥，石膏板，水泥緩凝劑，建筑石膏粉及生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥，而沒有將磷石膏與赤泥混合做建筑保溫材料的專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種建筑保溫材料及其制備方法，所得建筑保溫墻體材料輕質(zhì)、多孔、強(qiáng)度較高，具有較好的保溫、隔熱、隔音功能，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是建筑保溫墻體材料，包括有以下組分經(jīng)混合，成型和養(yǎng)護(hù)而成，各組分含量為磷石膏20% 35%，赤泥15% 25%，水泥15% 25%,粉煤灰10% 25%，黃砂5% 10%，石灰4% 8%，發(fā)泡劑O. 2% L 0%,均為質(zhì)量百分比。按上述方案，其特征在于所述的發(fā)泡劑為Al粉。按上述方案，各組分含量優(yōu)選為磷石膏31%，赤泥22%，水泥18%，粉煤灰17%，黃砂
6.8%，石灰5%，Al粉O. 2%，均為質(zhì)量百分比。所述的建筑保溫墻體材料的制備方法，其特征是包括有以下步驟
I)漿料的制備
先將磷石膏、赤泥、粉煤灰、水泥、黃砂和石灰按比例混合，再加入發(fā)泡劑，得到混合均勻的物料，各組分含量為磷石膏20% 35%，赤泥15% 25%，水泥15% 25%，粉煤灰10% 25%,黃砂5% 10%，石灰4% 8%,發(fā)泡劑O. 2% I. 0%,均為質(zhì)量百分比；
2)混合料的處理
向混合好的物料中加入占物料質(zhì)量25% 45%的水，球磨I. 5 2. 5h，制得料漿；
3)坯體的制備
將步驟2)所得球磨后的料漿倒入模具中注模成型；
4)養(yǎng)護(hù)
將步驟3)所得成型的坯體置于養(yǎng)護(hù)箱中，在高溫高壓下養(yǎng)護(hù)，再置于自然狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)。按上述方案，各組分含量為磷石膏31%，赤泥22%，水泥18%，粉煤灰17%，黃砂
6.8%，石灰5%，發(fā)泡劑O. 2%，均為質(zhì)量百分比。按上述方案，所述養(yǎng)護(hù)的工藝條件為所得坯體在溫度為80 120°C、壓力為IMPa 3MPa下養(yǎng)護(hù)24h 48h，再置于自然狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)6 8天。
本發(fā)明所述的磷石膏的組成為Ca019. 05% 32. 72%、Si0220. 56% 41. 28%、Fe2O3O. 09% I. 45%、Al2O3O. 39% I. 81%、S0327. 46% 40. 57%、P2O5O. 79% I. 78%、Na2OO. 13% O. 98%、K2OO. 12% O. 85%, CaSO4 · 2H20的含量約為90%，此外還含有少量的有
機(jī)磷、硫、氟類化合物雜質(zhì)存在，均為質(zhì)量百分比。所述的赤泥的主要組成為Ca013. 27% 40. 78%、Si0215 . 22% 25. 36%、Fe2033. 41% 7. 53%、Α120321· 55% 43. 46%、TiO2O. 82% 2. 93%、Na202. 82% 5. 62%、K2OO. 2% O. 77%和多種微量成分，均為質(zhì)量百分比；
所述的粉煤灰的主要組成為Α120317· 67% 36. 28%, Si0238 . 53% 60. 48%, Ca03. 71% 15. 28%, Fe2O3L 33% 9. 76%, Na2OO. 82% 3. 23%、K2OO. 45% I. 81% 均為質(zhì)量百分比。本發(fā)明的機(jī)理原理本發(fā)明利用磷石膏的酸性與赤泥的堿性中和，提供主要的基料；水泥作為膠凝材料，粉煤灰和石灰產(chǎn)生的活性成分進(jìn)一步提高水泥的膠凝作用；黃砂能提高坯體的強(qiáng)度。發(fā)泡劑與水泥、粉煤灰中的活性成分反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成氣泡。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點主要是工業(yè)廢渣磷石膏與赤泥得到有效利用，使磷石膏與赤泥對環(huán)境的污染減小，有利于資源的循環(huán)利用。該建筑保溫材料的生產(chǎn)具有周期短，成本低，無放射性污染，密度較低，強(qiáng)度高的優(yōu)點。經(jīng)技術(shù)部門檢驗顯氣孔率，容重率達(dá)到GB/T 1966-1996，耐壓強(qiáng)度達(dá)到GB/T1965-1996，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到JC/T 1062-2007的要求的建筑保溫材料。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但不會構(gòu)成對本發(fā)明的限制。實施例I :
I.配料
原料配比按以下重量百分比計磷石膏34%，赤泥16%，水泥20%，粉煤灰15%，黃砂
7.6%，石灰7%，Al粉O. 4%，先將磷石膏、赤泥、粉煤灰、水泥、黃砂和石灰混合，再加入發(fā)泡劑；外加占混合物料35%的水，球磨2h。2.成型將混合好的原料進(jìn)行注模成型，得到坯體。3.養(yǎng)護(hù)將所得還體置于養(yǎng)護(hù)箱中，在溫度90°C、壓力2MPa下養(yǎng)護(hù)48h,再置于自然狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)6天，得到建筑保溫材料。經(jīng)測試，建筑保溫材料氣孔率為45. 3%，符合JC943-2004 ;密度為O. 76g/cm3,符合JC/T 1062-2007的要求；耐壓強(qiáng)度為50MP，符合GB/T1965-1996的要求；導(dǎo)熱系數(shù)為O. 19w/(m*k)，符合 JC/T 1062-2007 的要求。磷石膏
通分 |CaO ISiOa IFeA |Ala0, ISO, IPaO5 INaaO IKaO |其它 否量 |25· 30 |23· 46 |θ· 87 | · 79 |37. 46 |θ· 79 |θ· 13 |θ· 72 \9. 48
赤泥
組分 |CaO ISiOa IFeaO, IAlaO, INaaO IKaO ITiOa |其它■
含量 | 4· 27 |l7. 2 K. 10 }3L 05 Κ· 82 |θ· 45 \2. 30 \25. 81 '
粉煤灰
組分 |Α1203 IsiO2 ICaO INa2O IK2O IFe2O3 ITiO2 IMgO |其f 含量 |26· 72 |45· 35 \&. 10 | · PO | · 51 |8· 73 | · 04 | · 06 |8· 49
實施例2
I.配料
原料配比按以下重量百分比磷石膏30%，赤泥20%，水泥24%，粉煤灰10%，黃砂9. 5%，石灰6%，A1粉O. 5%，先將磷石膏、赤泥、粉煤灰、水泥、黃砂和石灰混合，再加入發(fā)泡劑；外力口占混合物料32%的水，球磨2. 5h。2.成型將混合好的原料進(jìn)行注模成型，得到坯體。3.養(yǎng)護(hù)將所得還體置于養(yǎng)護(hù)箱中，在溫度95°C、壓力2MPa下養(yǎng)護(hù)36h,再置于自然狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)6天，得到建筑保溫材料。經(jīng)測試，建筑保溫材料氣孔率為44. 8%，符合JC943-2004 ;密度為O. 79g/cm3,符合JC/T 1062-2007的要求；耐壓強(qiáng)度為53MP，符合GB/T1965-1996的要求；導(dǎo)熱系數(shù)為O. 17w/(m*k)，符合 JC/T 1062-2007 的要求。實施例3
I.配料
原料配比按以下重量百分比磷石膏30%，赤泥25%，水泥20%，粉煤灰12%，黃砂5. 4%，石灰7%，A1粉O. 6%，先將磷石膏、赤泥、粉煤灰、水泥、黃砂和石灰混合，再加入發(fā)泡劑；外力口占混合物料38%的水，球磨2h。2.成型將混合好的原料進(jìn)行注模成型，得到坯體。3.養(yǎng)護(hù)將所得還體置于養(yǎng)護(hù)箱中，在溫度100°C、壓力I. 5MPa下養(yǎng)護(hù)36h,再置于自然狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)7天，得到建筑保溫材料。經(jīng)測試，建筑保溫材料氣孔率為47. 8%，符合JC943-2004 ;密度為O. 73g/cm3,符合JC/T 1062-2007的要求，耐壓強(qiáng)度為52. 5MP，符合GB/T1965-1996的要求；導(dǎo)熱系數(shù)為O. 20w/(m*k)，符合 JC/T 1062-2007 的要求。實施例4
I.配料
原料配比按以下重量百分比磷石膏28%，赤泥20%，水泥20%，粉煤灰20%，黃砂7. 5%，石灰4%，A1粉O. 5%，先將磷石膏、赤泥、粉煤灰、水泥、黃砂和石灰混合，再加入發(fā)泡劑；外力口占混合物料30%的水，球磨2. 5h。2.成型將混合好的原料進(jìn)行注模成型，得到坯體。
3.養(yǎng)護(hù)將所得還體置于養(yǎng)護(hù)箱中，在溫度100°C、壓力2. 5MPa下養(yǎng)護(hù)24h,再置于自然狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)8天，得到建筑保溫材料。經(jīng)測試，建筑保溫材料氣孔率為46. 1%，符合JC943-2004 ;密度為O. 77g/cm3,符合JC/T 1062-2007的要求，耐壓強(qiáng)度為54. 2MP，符合GB/T1965-1996的要求；導(dǎo)熱系數(shù)為
O.19 w/(m*k)，符合 JC/T 1062-2007 的要求。實施例5
I.配料
原料配比按以下重量百分比磷石膏25%，赤泥18%，水泥16%，粉煤灰25%，黃砂7. 4%，石灰8%，A1粉O. 6%，先將磷石膏、赤泥、粉煤灰、水泥、黃砂和石灰混合，再加入發(fā)泡劑；外力口占混合物料40%的水，球磨2h。2.成型將混合好的原料進(jìn)行注模成型，得到坯體。3.養(yǎng)護(hù)將所得還體置于養(yǎng)護(hù)箱中，在溫度105°C、壓力2MPa下養(yǎng)護(hù)24h,再置于自然狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)7天，得到建筑保溫材料。經(jīng)測試，建筑保溫材料氣孔率為47. 6%，符合JC943-2004 ;密度為O. 83g/cm3,符合JC/T 1062-2007的要求，耐壓強(qiáng)度為53. 7MP，符合GB/T1965-1996的要求；導(dǎo)熱系數(shù)為
O.22 w/(m*k)，符合 JC/T 1062-2007 的要求。實施例6
I.配料
原料配比按以下重量百分比磷石膏20%，赤泥25%，水泥18%，粉煤灰20%，黃砂8. 6%，石灰8%，A1粉O. 4%，先將磷石膏、赤泥、粉煤灰、水泥、黃砂和石灰混合，再加入發(fā)泡劑；外力口占混合物料35%的水，球磨2h。2.成型將混合好的原料進(jìn)行注模成型，得到坯體。3.養(yǎng)護(hù)將所得還體置于養(yǎng)護(hù)箱中，在溫度100°C、壓力2MPa下養(yǎng)護(hù)36h,再置于自然狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)8天，得到建筑保溫材料。經(jīng)測試，建筑保溫材料氣孔率為45. 6%，符合JC943-2004 ;密度為O. 80g/cm3,符合JC/T 1062-2007的要求，耐壓強(qiáng)度為56. 7MP，符合GB/T1965-1996的要求；導(dǎo)熱系數(shù)為
O.21 w/(m*k)，符合 JC/T 1062-2007 的要求。
權(quán)利要求
1.建筑保溫墻體材料，包括有以下組分經(jīng)混合，成型和養(yǎng)護(hù)而成，各組分含量為磷石膏20% 35%，赤泥15% 25%，水泥15% 25%，粉煤灰10% 25%，黃砂5% 10%，石灰4% 8%，發(fā)泡劑O. 2% I. 0%，均為質(zhì)量百分比。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的建筑保溫墻體材料，其特征在于所述的發(fā)泡劑為Al粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的建筑保溫墻體材料，其特征在于各組分含量為磷石膏31%，赤泥22%，水泥18%，粉煤灰17%,黃砂6. 8%，石灰5%，Al粉O. 2%，均為質(zhì)量百分比。
4.權(quán)利要求I所述的建筑保溫墻體材料的制備方法，其特征是包括有以下步驟 1)漿料的制備 先將磷石膏、赤泥、粉煤灰、水泥、黃砂和石灰按比例混合，再加入發(fā)泡劑，得到混合均勻的物料，各組分含量為磷石膏20% 35%，赤泥15% 25%，水泥15% 25%，粉煤灰10% 25%,黃砂5% 10%，石灰4% 8%，發(fā)泡劑O. 2% I. 0%,均為質(zhì)量百分比； 2)混合料的處理 向混合好的物料中加入占物料質(zhì)量25% 45%的水，球磨I. 5 2. 5h，制得料漿； 3)坯體的制備 將步驟2)所得球磨后的料漿倒入模具中注模成型； 4)養(yǎng)護(hù) 將步驟3)所得成型的坯體置于養(yǎng)護(hù)箱中，在高溫高壓下養(yǎng)護(hù)，再置于自然狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的建筑保溫墻體材料的制備方法，其特征在于各組分含量為磷石膏31%，赤泥22%，水泥18%，粉煤灰17%，黃砂6. 8%，石灰5%，發(fā)泡劑O. 2%，均為質(zhì)量百分比。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的建筑保溫墻體材料的制備方法，其特征在于所述養(yǎng)護(hù)的工藝條件為所得坯體在溫度為80 120°C、壓力為IMPa 3MPa下養(yǎng)護(hù)24h 48h，再置于自然狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)6 8天。
全文摘要
本發(fā)明涉及建筑保溫墻體材料及制備，包括有以下步驟1)先將磷石膏、赤泥、粉煤灰、水泥、黃砂和石灰按比例混合，再加入發(fā)泡劑，得到混合均勻的物料；2)向混合好的物料中加入水，球磨，制得料漿；3)將所得球磨后的料漿倒入模具中注模成型；4)坯體置于養(yǎng)護(hù)箱中，在高溫高壓下養(yǎng)護(hù)，再置于自然狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點主要是工業(yè)廢渣磷石膏與赤泥得到有效利用，使磷石膏與赤泥對環(huán)境的污染減小，有利于資源的循環(huán)利用。該建筑保溫材料的生產(chǎn)具有周期短，成本低，無放射性污染，密度較低，強(qiáng)度高的優(yōu)點。
文檔編號C04B28/00GK102633527SQ201210129910
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者吉曉莉, 王浩, 陳卓 申請人:武漢理工大學(xué)