一種黃磷爐渣基加氣砌塊的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種黃磷爐渣基加氣砌塊的方法，屬資源綜合利用及新型建材【技術領域】。將黃磷爐渣濕磨至粒度為過325目方孔篩篩余量小于5%，調(diào)整黃磷爐渣含水量至40～50%，然后加入黃磷爐渣干基質量5～7%的堿激發(fā)劑，均化后加入黃磷爐渣干基質量0.2～0.4%的助劑，最后再加入黃磷爐渣干基質量0.05～0.07%的鋁粉，其中鋁粉用水稀釋后再加入攪拌均化制成漿料；將漿料在常溫條件下發(fā)泡并靜置養(yǎng)護的得到生坯，蒸汽養(yǎng)護即得到加氣砌塊產(chǎn)品。本發(fā)明方法黃磷爐渣用量大，無外加增強材料或輔助材料，具有生產(chǎn)工藝簡單、操作方便、能耗低的特點。
【專利說明】一種黃磷爐渣基加氣砌塊的方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種黃磷爐渣基加氣砌塊的方法，屬資源綜合利用及新型建材【技術領域】。
【背景技術】
[0002]黃磷爐渣是磷礦石熱法生產(chǎn)黃磷過程中排放的工業(yè)廢渣，在密封式電弧爐中，用焦炭作為還原劑，加硅石形成硅酸鈣鹽低共熔物，在溫度在1350~1400°C排出的熔融體，經(jīng)過水淬驟冷后形成的顆粒狀產(chǎn)物，粒徑一般在0.5~5_之間，堆積密度0.8~1.0t/m3,通常為黃白色或灰白色，如含磷量較高時，則呈灰黑色，黃磷水淬渣主要為玻璃體結構。通常情況下，每生產(chǎn)一噸黃磷需排放8~10噸爐渣，隨著磷礦品位的降低，其排放量有增加的趨勢，目前我國黃磷爐渣的年排放量在250萬噸左右。
[0003]黃磷爐渣主要成份為CaO和SO2，二者總量一般在85%以上，且CaO的含量大于SiO2, CaO/ SiO2摩爾比為1.1~1.5，Al2O3含量在4~5%之間，屬于堿性渣。其XRD圖譜不存在明顯特征衍射峰，礦物存在形態(tài)以非晶態(tài)物質為主，具有潛在活性。
[0004]由于黃磷爐渣中包裹著少量的單質磷，在堆放過程中產(chǎn)生自氧化而形成磷酸，同時磷渣中還含量少量的氟離子，會隨雨水滲入地下，對周邊環(huán)境造成污染。在國家加大環(huán)境治理力度和工業(yè)廢棄物資源化的政策引導下，對黃磷爐渣的應用研究不斷深入，取得了較好效果，主要應用有以下方面:(I)建筑材料，如作水泥摻合料、制備建筑砌塊；(2)燒制微晶玻璃；(3)制備化工產(chǎn)品，如酸法制備高純硫酸鈣、白炭黑聚及合硅酸水處理劑；(4)硅鈣肥，此外，還可以制礦渣棉和礦棉制品，用作玻璃原料等，為黃磷爐渣的資源化利用提供了技術支撐。
[0005]如CN20091009`4849.9提供了一種用磷石膏基膠凝材料固化黃磷爐渣生產(chǎn)免燒磚的方法。I)原料和配方:①磷石膏膠凝材料:磷石膏40~60份，黃磷爐渣O~30份，粉煤灰O~30份，高爐渣O~5份，生石灰10~15份，電石渣O~10份。②免燒磚坯體原料:磷石膏膠凝材料100份，黃磷爐渣原料150~300份，活化劑2~4份，助劑0.2~1份，水10~40份。2)制備:經(jīng)原料處理、添加劑混合溶液、磚還料的制備、成型養(yǎng)護制成。本發(fā)明生產(chǎn)過程中不添加任何有機物，完全避免了有機材料降解、添加劑釋放、殘留物揮發(fā)造成的有毒物污染問題，具有成本低，物理性能好，生產(chǎn)效率高，節(jié)約了能耗，無環(huán)境污染。
[0006]CN201310186826.7公開了一種熔融態(tài)黃磷爐洛制備微晶玻璃的工藝技術,屬于微晶玻璃(建筑材料)制造領域，本方法通過備料、配料、熔化、澄清、澆注成型、退火、微晶化處理等過程制得微晶玻璃，并在成型時解決了基礎玻璃內(nèi)應力殘余的問題，控制適宜的核化、晶化升溫速率，可獲得到性能優(yōu)良的微晶玻璃；降低了原料成本，具有顯著的經(jīng)濟效益；同時減少黃磷爐渣的堆放量，有利于保護生態(tài)環(huán)境。
[0007]CN201210090829.6提供了一種涉及黃磷爐渣制取無機高分子絮凝劑聚硅酸鐵的方法，該方法采用酸溶液浸提黃磷爐渣，然后分離、洗滌，再與Fe3+發(fā)生聚合反應，得到無機高分子絮凝劑聚硅酸鐵。本發(fā)明利用黃磷爐渣中含有的主要成分SiO2，不僅可以充分利用工業(yè)廢棄物黃磷爐渣，降低環(huán)境污染，而且可以降低絮凝劑聚硅酸鐵的生產(chǎn)成本，節(jié)約資源。所得無機高分子絮凝劑聚硅酸鐵具有高效、無毒、對膠體顆粒具有良好絮凝效果等特點。
[0008]隨著城市高層建筑和建筑節(jié)能的需要，具有施工方便、質量輕、兼具保溫隔熱又有隔音效果的加氣砌塊越來越受市場歡迎，如今已形成規(guī)?；a(chǎn)，并得到良好應用。在現(xiàn)有的生產(chǎn)技術中，主要以活性工業(yè)廢棄物如粉煤灰、高爐渣及砂子作主要材料，以水泥為增強材料，石灰為激發(fā)劑同時兼具堿源，鋁粉或鋁膏為發(fā)泡劑，通過粉磨配漿、發(fā)泡、靜置養(yǎng)護、切割、蒸汽養(yǎng)護生產(chǎn)各種類型的加氣砌塊。同時也有以黃磷爐渣作主材生產(chǎn)加氣砌塊的方法，如:
如專利CN200810068998.3公開了用磷礦渣制造加氣混凝土的方法，涉及多孔混凝土的制造方法，以黃磷爐渣作為硅質原料，以石灰、磷石膏為鈣質材料，添加水泥和鋁粉，配成混合料，用水混合均勻，再按照傳統(tǒng)方法制造加氣混凝土。本方法的流程包括備料工序、配料工序、澆注工序、切割工序和蒸壓養(yǎng)護工序。本發(fā)明方法為磷礦渣的利用開辟了一條新途徑，有利于降低磷化工廢棄物的綜合利用，有利于改善磷化工企業(yè)的環(huán)境，適用于有磷礦渣排放的企業(yè)。
[0009]專利CN201110153742.4提供一種利用尾礦渣生產(chǎn)的加氣混凝土磚塊，原料如下:尾礦渣40%、生石灰10%、黃磷爐渣20%、水泥30%，方法如下:將生石灰磨細至100目；將生石灰與尾礦渣攪拌均勻待用；將黃磷爐渣磨細至100目；將黃磷爐渣與水泥攪拌均勻待用；將待用料一起放入澆注攪拌槽內(nèi)，加入清水攪拌成料漿；將料漿通入蒸汽加熱到40~600C ;加入發(fā)泡懸浮液快速攪拌I分鐘，迅速澆注在模具框內(nèi)；將帶模具框的磚坯推入通有蒸汽的初養(yǎng)室內(nèi)進行發(fā)泡初凝；將初養(yǎng)后的磚還脫去模具框；送入蒸壓爸內(nèi)，養(yǎng)護6~8小時即為成品磚塊。本發(fā)明充分利用了尾礦渣和黃磷爐渣廢棄資源，具有不占耕地、不污染環(huán)境、利廢節(jié)能、成本低的顯著特點。
[0010]綜上所述,用黃磷爐洛用于水泥摻合料、生產(chǎn)建筑砌塊、水處理劑、微晶玻璃、黃磷爐渣作配料之一生產(chǎn)加氣砌塊等已有報導，但以黃磷爐渣作基體材料，用于加氣砌塊的生產(chǎn)還未見報導。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種黃磷爐渣基加氣砌塊的方法，是以黃磷爐渣為主要材料生產(chǎn)加氣砌塊的方法，為黃磷爐渣的資源化應用提供一種新技術。
[0012]本發(fā)明方法黃磷爐渣用量大，無外加增強材料或輔助材料，具有生產(chǎn)工藝簡單、操作方便、能耗低的特點，具體制備步驟包括:
(1)將黃磷爐渣濕磨至粒度為過325目方孔篩篩余量小于5%，調(diào)整黃磷爐渣含水量至40~50%，然后加入黃磷爐渣干基質量5~7%的堿激發(fā)劑，均化后加入黃磷爐渣干基質量
0.2~0.4%的助劑，最后再加入黃磷爐渣干基質量0.05~0.07%的鋁粉，其中鋁粉用水稀釋后再加入攪拌均化制成漿料；
(2)將步驟(1)制得的漿料在常溫條件下發(fā)泡并靜置養(yǎng)護的得到生坯；
(3)將生坯用蒸汽養(yǎng)護即得到加氣砌塊產(chǎn)品。[0013]所述黃磷爐渣是電爐法黃磷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的水淬渣。
[0014]所述堿激發(fā)劑為工業(yè)水玻璃，模數(shù)為2.8~3.2，波美度為45~48Be。
[0015]所述助劑為日常家用洗潔精，例如:立白洗潔精、雕牌洗潔精。
[0016]所述加入堿激發(fā)劑均化是以150轉/分的速率攪拌均勻。
[0017]所述加入鋁粉攪拌均化是以500轉/分的轉速攪拌均化。
[0018]所述鋁粉為市售加氣砌塊通用型鋁粉。
[0019]所述鋁粉加水稀釋為濃度10wt%的溶液。
[0020]所述靜置養(yǎng)護的時間為6小時。
[0021]所述蒸汽養(yǎng)護的條件是在1.2MPa的條件下養(yǎng)護12小時。
[0022]本發(fā)明的原理為:黃磷爐渣為電爐法黃磷生產(chǎn)的水淬渣，其主要化學成份為CaO和SiO2,由于經(jīng)過了高溫水淬驟冷，其礦物主要以非晶態(tài)形式存在，具有良好的反應活性，能夠在堿性激發(fā)劑下重新溶解、結晶，表現(xiàn)出膠凝特性。
[0023]由于在黃磷生產(chǎn)中為了降低固熔體的熔融溫度，采用外加蛇紋石等主要含SiO2的物質用以形成鈣的硅酸鹽低共熔物，降低排渣溫度，因此，在保證液態(tài)排渣操作性的條件下，為了降低能耗，其鈣硅摩爾比一般控制在1.1~1.5之間，故在黃磷爐渣中，鈣多而硅少，當采用石灰作活性激發(fā)劑時，激發(fā)效果較差，難以提高制品的強度。因此，本發(fā)明人依據(jù)土聚水泥的水化原理，在黃磷爐渣的漿體中加入水玻璃，通過黃磷爐渣中無定型氧化鈣或硅酸鈣鹽的水解， 與水玻璃反應生成硅酸鈣和氫氧化鈉，在水玻璃和氫氧化鈉的共同作用下，進一步促進黃磷爐渣的水化，最終生成含有S1-O-Al的土壤聚合物結構和水化硅酸鈣，為砌塊提供強度，同時，反應生成的氫氧化鈉為鋁粉反應提供堿源，達到發(fā)泡的目的。由于水玻璃粘度較大，有利于氣泡的穩(wěn)定，但不利于氣泡的長大，因此，采用添加洗滌劑用以改善漿體表面張力，保證氣泡的形成與穩(wěn)定；養(yǎng)護溫度與黃磷爐渣的活性密切相關，提高養(yǎng)護溫度可加速黃磷爐渣溶解和膠結強度，故本發(fā)明采用1.2MPa的蒸汽對生坯進行后期養(yǎng)護，保證最終產(chǎn)品的質量。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有加氣砌塊相比，不需加石灰、水泥、砂子等其它增強材料或輔助材料，亦不需再加氫氧化鈉為發(fā)泡提供堿源，黃磷爐渣用量大，發(fā)泡和靜置養(yǎng)護在常溫下操作，操作簡單，能耗低。
[0025]總之，本發(fā)明結合我國黃磷爐渣量大、利用價值低的實際情況，充分利用黃磷爐渣的礦物組成和化學特性，在水玻璃的激發(fā)下，初步形成土壤聚合物及水化硅酸鈣等為主體的礦物結構，為加氣砌塊提供強度和發(fā)泡堿源，其產(chǎn)品性能符合建筑用承重和非承重墻體材料質量要求。砌塊以黃磷爐渣為主要原材料，使用量大，產(chǎn)品附加值高，為黃磷爐渣的資源化利用開辟了一條新的利用途徑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明作進一步說明。
[0028]實施方式一:如圖1所示，本發(fā)明的黃磷爐渣基加氣砌塊的方法為:物料配比(物質計量單位均為質量份):黃磷爐渣100份，水玻璃5份，鋁粉0.05份，洗滌劑0.2份；
(1)先將黃磷爐渣用球磨機采用濕磨磨至放于現(xiàn)有技術中的常規(guī)內(nèi)，粒度要求為過325目方孔篩篩余量小于5%，分析含水量后稱取20kg折干基黃磷爐渣粉，再加水調(diào)至水份含量為40%，按上述比例稱取模數(shù)為2.8，波美度為48Be的水玻璃1kg，洗潔精0.04kg,在轉速可調(diào)的常規(guī)攪拌器內(nèi)以150轉/分的轉速攪拌均化，稱取IOg鋁粉后加100g水混合分散，加入前述均化的黃磷爐渣漿體中，再以500轉/分的轉速攪拌均化，制成漿料；
(2)將上述(I)的漿料注入尺寸為300X400X600的養(yǎng)護箱內(nèi)，常溫發(fā)泡并靜置養(yǎng)護6hr后脫模得生坯；
(3)將上述(2)步驟的生坯切割成所需尺寸；
(4)將上述(3)步驟切割好的生坯放入蒸壓釜內(nèi)，用1.2MPa蒸汽養(yǎng)護12hr，即得加氣砌塊產(chǎn)品。
[0029]將養(yǎng)護好的砌塊切割成100X 100X 100的立方體進行性能檢測，檢測結果如下:抗壓強度3.87MPa，容重0.79g/m3，收縮值0.45mm/m,重量損失3.7 %，抗凍性強度損失16.78%。
[0030]實施方式二:如圖1所示，本發(fā)明的黃磷爐渣基加氣砌塊的方法為:配方組成(物質計量單位均為質量份):黃磷爐渣100份；水玻璃7份，鋁粉0.07份，洗滌劑0.4份；
(1)先將黃磷爐渣用球磨機采用濕磨磨至放于現(xiàn)有技術中的常規(guī)內(nèi)，粒度要求為過325目方孔篩篩余量小于5%，分析含水量后稱取20kg折干基黃磷爐渣粉，再加水調(diào)至水份含量為50%，按上述比例稱取模數(shù)為3.0,波美度為45Be的水玻璃1.4kg，洗潔精0.08kg,在轉速可調(diào)的常規(guī)攪拌器內(nèi)以150`轉/分的轉速攪拌均化，稱取14g鋁粉后加140g水混合分散，加入前述均化的黃磷爐渣漿體中，再以500轉/分的轉速攪拌均化，制成漿料；
(2)將上述(I)的漿料注入尺寸為300X400X600的養(yǎng)護箱內(nèi)，常溫發(fā)泡并靜置養(yǎng)護4hr后脫模得生坯；
(3)將上述(2)步驟的生坯切割成所需尺寸；
(4)將上述(3)步驟切割好的生坯放入蒸壓釜內(nèi)，用1.2MPa蒸汽養(yǎng)護12hr，即得加氣砌塊產(chǎn)品。
[0031]將養(yǎng)護好的砌塊切割成100X 100X 100的立方體進行性能檢測，檢測結果如下:抗壓強度2.64MPa，容重0.52g/m3，收縮值0.77mm/m,重量損失4.7 %，抗凍性強度損失20.4%。
[0032]實施方式三:如圖1所示，本發(fā)明的黃磷爐渣基加氣砌塊的方法為:物料配比(物質計量單位均為質量份):黃磷爐渣100份；水玻璃5份，鋁粉0.06份，洗滌劑0.3份；
(1)先將黃磷爐渣用球磨機采用濕磨磨至放于現(xiàn)有技術中的常規(guī)內(nèi)，粒度要求為過325目方孔篩篩余量小于5%，分析含水量后稱取20kg折干基黃磷爐渣粉，再加水調(diào)至水份含量為48%，按上述比例稱取模數(shù)為3.0,波美度為46Be的水玻璃1kg，洗潔精0.06kg,在轉速可調(diào)的常規(guī)攪拌器內(nèi)以150轉/分的轉速攪拌均化，稱取12g鋁粉后加120g水混合分散，加入前述均化的黃磷爐渣漿體中，再以500轉/分的轉速攪拌均化，制成漿料；
(2)將上述(I)的漿料注入尺寸為300X400X600的養(yǎng)護箱內(nèi)，常溫發(fā)泡并靜置養(yǎng)護5hr后脫模得生坯；
(3)將上述(2)步驟的生坯切割成所需尺寸；(4)將上述(3)步驟切割好的生坯放入蒸壓釜內(nèi)，用1.2MPa蒸汽養(yǎng)護12hr，即得加氣砌塊產(chǎn)品。
[0033]將養(yǎng)護好的砌塊切割成100X 100X 100的立方體進行性能檢測，檢測結果如下:抗壓強度3.98MPa，容重0.65g/m3，收縮值0.46mm/m,重量損失4.2 %，抗凍性強度損失19.32%。
[0034]實施方式四:如圖1所示，本發(fā)明的黃磷爐渣基加氣砌塊的方法為:物料配比(物質計量單位均為質量份):黃磷爐渣100份，水玻璃6份，鋁粉0.07份，洗滌劑0.3份；
(1)先將黃磷爐渣用球磨機采用濕磨磨至放于現(xiàn)有技術中的常規(guī)內(nèi)，粒度要求為過325目方孔篩篩余量小于5%，分析含水量后稱取20kg折干基黃磷爐渣粉，再加水調(diào)至水份含量為50%，按上述比例稱取模數(shù)為3.0,波美度為47Be的水玻璃1.2kg，洗潔精0.06kg,在轉速可調(diào)的常規(guī)攪拌器內(nèi)以150轉/分的轉速攪拌均化，稱取14g鋁粉后加140g水混合分散，加入前述均化的黃磷爐渣漿體中，再以500轉/分的轉速攪拌均化，制成漿料；
(2)將上述(I)的漿料注入尺寸為300X400X600的養(yǎng)護箱內(nèi)，常溫發(fā)泡并靜置養(yǎng)護5hr后脫模得生坯；
(3)將上述(2)步驟的生坯切割成所需尺寸；
(4)將上述(3)步驟切割好的生坯放入蒸壓釜內(nèi)，用1.2MPa蒸汽養(yǎng)護12hr，即得加氣砌塊產(chǎn)品。
[0035]將養(yǎng)護好的砌塊切割成100X 100X 100的立方體進行性能檢測，檢測結果如下:抗壓強度3.87MPa，容重0.72g/m3，收縮值0.45mm/m,重量損失3.7 %，抗凍性強度損失16.78%。
[0036]以上結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種黃磷爐渣基加氣砌塊的方法，其特征在于具體步驟包括: (1)將黃磷爐渣濕磨至粒度為過325目方孔篩篩余量小于5%，調(diào)整黃磷爐渣含水量至40~50%，然后加入黃磷爐渣干基質量5~7%的堿激發(fā)劑，均化后加入黃磷爐渣干基質量0.2~0.4%的助劑，最后再加入黃磷爐渣干基質量0.05~0.07%的鋁粉，其中鋁粉用水稀釋后再加入攪拌均化制成漿料； (2)將步驟(1)制得的漿料在常溫條件下發(fā)泡并靜置養(yǎng)護的得到生坯； (3)將生坯用蒸汽養(yǎng)護即得到加氣砌塊產(chǎn)品。
2.根據(jù)權利要求1所述的黃磷爐渣基加氣砌塊的方法，其特征在于:所述黃磷爐渣是電爐法黃磷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的水淬渣。
3.根據(jù)權利要求1所述的黃磷爐渣基加氣砌塊的方法，其特征在于:所述堿激發(fā)劑為工業(yè)水玻璃，模數(shù)為2.8~3.2，波美度為45~48Be。
4.根據(jù)權利要求1所述的黃磷爐渣基加氣砌塊的方法，其特征在于:所述助劑為洗潔不目ο
5.根據(jù)權利要求1所述的黃磷爐渣基加氣砌塊的方法，其特征在于:所述加入堿激發(fā)劑均化是以150轉/分的速率攪拌均勻。
6.根據(jù)權利要求1所述的黃磷爐渣基加氣砌塊的方法，其特征在于:所述加入鋁粉攪拌均化是以500轉/分的轉速攪拌均化。
7.根據(jù)權利要求1所 述的黃磷爐渣基加氣砌塊的方法，其特征在于:所述鋁粉加水稀釋為濃度10wt%的溶液。
8.根據(jù)權利要求1所述的黃磷爐渣基加氣砌塊的方法，其特征在于:所述靜置養(yǎng)護的時間為6小時。
9.根據(jù)權利要求1所述的黃磷爐渣基加氣砌塊的方法，其特征在于:所述蒸汽養(yǎng)護的條件是在1.2MPa的條件下養(yǎng)護12小時。
【文檔編號】C04B18/04GK103864455SQ201410094023
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權日:2014年3月14日
【發(fā)明者】夏舉佩, 李國斌, 蘇毅, 自桂芹 申請人:昆明理工大學