專利名稱：一種磷石膏陶瓷材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種磷石膏陶瓷材料，屬于建筑材料領(lǐng)域。
2.
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的陶瓷原料是粘土原料，石英原料和長(zhǎng)石，方解石等原料，是天然礦物
質(zhì)，屬于不可再生材料。
隨著地球資源的逐漸枯竭和貧化，發(fā)展綠色建材已經(jīng)為全世界所重視。在建
造、材料領(lǐng)域內(nèi)，為使固體廢棄物資源化，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，在現(xiàn)有陶瓷新材料新
技術(shù)中出現(xiàn)了煤矸石燒結(jié)材料，粉煤灰燒結(jié)材料，淤泥燒結(jié)材料，在陶瓷材料中
還使用了黃磷渣，高爐礦渣，螢石礦渣。
石膏也是陶瓷工業(yè)使用的主要輔助原料，而石膏主要用于石膏模具。 在現(xiàn)有技術(shù)中。沒有將天然石膏或化學(xué)石膏作為陶瓷主要原料的技術(shù)。 磷石膏為磷石膏是工業(yè)濕法磷酸生產(chǎn)廢料。工業(yè)濕法磷酸是磷肥生產(chǎn)的原
料，磷肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的肥料，磷石膏排放在世界許多國(guó)家都有，現(xiàn)在
磷石膏每年全球總排放量在2億噸以上。
中國(guó)大多數(shù)省份都有磷工業(yè)，多集中在云南，貴州，湖北，四川，湖南等磷
礦資源豐富的磷工業(yè)基地?，F(xiàn)在我國(guó)磷肥生產(chǎn)已經(jīng)躍居全球第一，而國(guó)內(nèi)磷石膏
的年排放量己超過2000萬(wàn)噸，很快會(huì)突破3000萬(wàn)噸，為中國(guó)天然石膏開采量的
三倍以上。
目前，對(duì)磷石膏的利用仍屬于工業(yè)難題，全球?qū)α资嗟睦寐什蛔闩欧帕?的4%。
包括中國(guó)在內(nèi)的世界很多國(guó)家都在力圖使工業(yè)廢棄物資源化，積極開發(fā)磷石 膏利用技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)如下
法，英，德，日等發(fā)達(dá)國(guó)家，采取水萃取，水力分級(jí)和石灰中和等措施去除磷 石膏中除磷酸鈣以外的雜質(zhì)。煅燒為建造石膏使用。
德國(guó)，巴西，印度尼西亞和中國(guó)等國(guó)家用磷石膏生產(chǎn)硫酸，聯(lián)產(chǎn)水泥。
一些國(guó)家使用磷石膏成產(chǎn)碳酸銨，聯(lián)產(chǎn)水泥。
以上磷石膏的應(yīng)用技術(shù)雖然實(shí)現(xiàn)了 "減排"的目的，但是工藝較為復(fù)雜，耗 能高，投資大，有的存在二次污染問題。
磷石膏還可以作為土壤改良劑等。
申請(qǐng)人發(fā)明的兩項(xiàng)專利技術(shù)，其技術(shù)路線是以磷石膏中的成分與某些聚合物等發(fā)生綜合反應(yīng)，形成一種磷石膏復(fù)合材料，具有仿木性能，可以代替木材和水 泥使用。
3.

發(fā)明內(nèi)容
磷石膏陶瓷材料屬于非硅酸鹽類的新型特種陶瓷。其發(fā)明點(diǎn)在于以磷石膏 和碳酸鈣為主要原料，依制陶瓷的工藝方法制成。
在磷石膏和碳酸鈣組分的基礎(chǔ)上，為改進(jìn)某些性能可參照現(xiàn)有陶瓷技術(shù)，加 入其他相應(yīng)的陶瓷組分和添加劑。
原理磷石膏是一種混合物，組分較為復(fù)雜。除含有9(^左右的CaO和S03 以外，還含有10%的磷化物，硫化物，氟化物，硅化物，A1203， FeA， MgO, F, Na, K,粘土類物質(zhì)，未參與反應(yīng)的磷灰石粉，有機(jī)質(zhì)和重金屬元素。磷石膏的組 分無(wú)特定的標(biāo)準(zhǔn)，隨原料磷灰石組分變化而變動(dòng)。
中國(guó)魯北化工總廠磷石膏組分含量-
組分CaO S03 Fe205A1203 Si02 總F 總P MgO
含量(％) 26.42 38.7 0.110.12 7.27 0.21 1.0 0.21 云南磷肥廠的磷石膏組分含量
組分 CaO S03 Fe205A1203Si02總F 總P
含量(％) 29.041.5 0.070.1058.5 0.304 2.0 石膏脫水溫度
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型無(wú)水石膏(n型CaS04)又稱為硬石膏。在高溫下比較穩(wěn)定。X射線衍 射研究分析表明，I型CaS04屬于立方晶體，其晶格常數(shù)分別被測(cè)定為7. 8叉和 7.67^在高溫狀態(tài)下，可能還伴隨有很少CaSO,分解后的CaO和S03存在。
在磷石膏陶瓷中，通過不同的脫水溫度和所產(chǎn)生的相，磷石膏可以成為可塑 性材料和瘠性材料，部分還可能成為溶劑材料。
碳酸鈣(CaS03)的4理論化學(xué)組成為〔3056%,0)244%，碳酸鈣在加熱過程中， 860 C開始分解，940 CT時(shí)反應(yīng)劇烈，分解為CaO和C02。 CaS03. (860 C°) —Ca0+C02
CaO雖然是難熔物質(zhì)，熔點(diǎn)為2700'C，但在陶瓷胚釉中則可以與其他礦物質(zhì) 反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的硅酸鈣玻璃，因此CaO是強(qiáng)溶劑氧化物之一，所以碳酸鈣是強(qiáng)溶劑原料。碳酸鈣的天然礦物包括方解石，大理石，石灰石，白堊等。
由于磷石膏石一種復(fù)雜的混合物。在高溫狀態(tài)下，磷石膏與碳酸鈣的反應(yīng)是 一個(gè)多種元素參與的化學(xué)反應(yīng)過程，是一個(gè)多種元素參與瓷化的過程，其所產(chǎn)生 的物質(zhì)成分目前還很難一一說(shuō)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應(yīng)提取磷酸后剩下 的產(chǎn)物，磷灰石原料的成分決定了磷石膏的成分。全球各地磷灰石的成分差異較 大，所以磷石膏的成分差異也較大。磷石膏成分會(huì)直接影響到與碳酸鈣的配比， 影響到磷石膏陶瓷所需組分搭配，影響到磷石膏的燒成溫度和燒成時(shí)間等工藝， 所以磷石膏陶瓷的配比和工藝常需要根據(jù)磷石膏的成分做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。通常情況 下，磷石膏與碳酸鈣的組分比例為8: 2，燒成溫度為1000 'C — 1500 'C?？筛?據(jù)產(chǎn)品性能的需要使用快速燒成或緩慢燒成等現(xiàn)有陶瓷的燒成工藝。磷石膏陶瓷 產(chǎn)品的成型亦可采用現(xiàn)有陶瓷技術(shù)中的成型工藝，如澆注成型，凝固成型，擠塑 成型，可塑輥壓成型，模壓成型等。
磷石膏本身為細(xì)粉狀， 一般不用粉碎即可配料使用，較其他陶瓷材料節(jié)能。 磷石膏生產(chǎn)磷石膏陶瓷，如果磷石膏原料中反射性物質(zhì)含量不超過國(guó)家相關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)， 一般不用清除"雜質(zhì)"，相反是利用了所含成分。所以磷石膏陶瓷配方簡(jiǎn) 單，操作簡(jiǎn)易，不存在污染問題，是一種較理想的生態(tài)環(huán)境材料。
磷石膏陶瓷堅(jiān)硬，耐磨，機(jī)械強(qiáng)度高，不吸水，質(zhì)地均勻細(xì)膩，瓷感突出， 灰白或淺黃色，色調(diào)柔和，表面具有優(yōu)雅的光澤，外觀接近大理石，花崗巖等天 然石材，其特性優(yōu)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 料燒成不同顏色的制品。磷石膏陶瓷可加入須晶和纖維增加韌性。 磷石膏陶瓷相對(duì)于傳統(tǒng)陶瓷成本低。
人口膨脹，資源短缺，環(huán)境惡化是當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展三大問題。在中國(guó)由于20 多年的高速發(fā)展帶來(lái)了資源枯竭和貧化。工業(yè)廢料大量堆積與污染問題，亟待解 決。磷石膏排放和堆積量巨大，開發(fā)利用需要多層次，多用途，多渠道才能達(dá)到 真正減排的目的。磷石膏陶瓷為磷石膏的開發(fā)利用找到了一條有效的新途徑。
陶瓷是中國(guó)的傳統(tǒng)產(chǎn)品，磷石膏陶瓷為其中增添了一個(gè)新的成本低廉的新成員。
用途磷石膏陶瓷可作為日用陶瓷，建造衛(wèi)生陶瓷，藝術(shù)陶瓷及工業(yè)陶瓷使用。4.具體實(shí)施例生產(chǎn)一塊墻地磚。
配方磷石膏3000克，石灰石粉600克，Zr02少量。
操作l.將上述材料混合均勻。
2. 放在壓胚機(jī)中壓胚。
3. 將胚料放在電爐窯中逐漸升溫。
4. 于1300 。C左右溫度下燒結(jié)。
5. 保溫一段時(shí)間，使溶劑充分熔融。
6. 冷卻后即為成品。
權(quán)利要求
1. 一種磷石膏陶瓷材料，其特征是以磷石膏與碳酸鈣為主要成分，依制陶瓷的工藝方法制成。
2. 權(quán)利要求1所述的磷石膏陶瓷材料，為改進(jìn)性能，可參照現(xiàn)有 陶瓷技術(shù)加入除碳酸鈣以外的其他相應(yīng)的陶瓷組分和添加劑。
3. 權(quán)利要求1所述的碳酸鈣，可以是方解石，石灰石粉，大理石 粉，白堊等天然礦物。
4. 權(quán)利要求1所述的磷石膏陶瓷材料，磷石膏和碳酸鈣組分比例根據(jù)磷石膏和碳酸鈣天然礦物的成分差異而選擇，通常為8: 2。
5. 權(quán)利要求1所述的磷石膏陶瓷材料，其燒成溫度根據(jù)磷石膏和 碳酸鈣天然礦物的成分選擇，通常在1000(:°-1500(:°之間。
全文摘要
本發(fā)明為一種磷石膏陶瓷材料。是一種特種陶瓷，由化工工業(yè)廢料磷石膏與碳酸鈣為主要成分，為調(diào)整陶瓷的某些性能，亦可加入現(xiàn)有陶瓷技術(shù)中的其他組分，以制陶瓷的工藝方法制成。具有堅(jiān)硬耐磨，機(jī)械強(qiáng)度好，質(zhì)地均勻，細(xì)膩，色調(diào)柔和，光亮優(yōu)雅，瓷感突出等性能。本身為灰白或淺黃色，也可加入色料燒成其他色調(diào)。節(jié)能，配方簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)易，成本低?？勺鳛槿沼么?，建造用瓷和工業(yè)用瓷，是一種理想的生態(tài)環(huán)境材料。
文檔編號(hào)C04B35/01GK101423381SQ20071006633
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者任兆磊 申請(qǐng)人:任兆磊