【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料，具体涉及一种全固废轻质磷石膏人造骨料及其制备方法。
技术介绍
1、磷石膏是湿法生产工业磷酸产生的主要固体废弃物，其主要化学成份为二水硫酸钙，并含有少量磷酸、磷酸钙、氟化物、重金属等杂质，外观呈白色或深灰色的潮湿细粉末状。我国是一个人口大国和农业大国，磷肥生产对于农业发展极其重要，因此磷酸产量多年来居高不下。据统计，全国90％磷酸采用湿法工艺生产，每生产1t磷酸就会产生4.5～5t磷石膏，磷石膏年产量达8000万吨左右。近年来，随着科技进步和生态环境保护力度加大，我国磷石膏综合利用率达到50％以上，但仍面临集中产生、大量堆存和复杂难用的巨大挑战。
2、目前，我国磷石膏主要在农业、工业和建筑等方面进行资源化利用。由于我国建筑规模体量巨大，建筑材料市场需求旺盛，同时天然建材资源面临供不应求现状，因此磷石膏用于生产建筑材料受到普遍关注，发展潜力巨大。磷石膏在建筑材料领域的应用途径主要包括：替代天然石膏用作水泥调凝剂、生产石膏建材制品(如石膏粉、石膏板、石膏砌块、免烧砖、吸声板等)、制备自流平砂浆、生产高强石膏、制备人造骨料等。由于混凝土中骨料用量最多，将磷石膏人造骨料替代天然骨料既可显著提高磷石膏利用率，也可解决局部地区天然砂石骨料短缺等问题。磷石膏人造骨料的常规做法是将磷石膏与水泥、矿渣等胶凝材料混合均匀拌制成浆体，再制备成近似球体颗粒，通过不同养护制度凝结硬化后即可。此类制备技术普通存在磷石膏利用率偏低、人造骨料密度大、骨料耐水性差等不足。
3、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种全固废轻质磷石膏人造骨料及其制备方法，以有助于解决或改善现有技术中的磷石膏骨料的密度大或耐水性差的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，包括下述步骤：(1)将磷石膏和高炉矿渣混合研磨并加热，得到混合物；(2)将所述混合物与稻壳灰、熟石灰和生物炭混合均匀，得到干混料；(3)向所述干混料中加入水玻璃和水，混合得到泥浆状材料，之后加入泡沫，搅拌，得到轻质泥浆料；(4)对所述轻质泥浆料进行造粒，养护，之后自然晾干，得到骨料颗粒；(5)向经步骤(4)处理得到的所述骨料颗粒表面喷涂有机硅憎水剂，自然放置，即得所述全固废轻质磷石膏人造骨料。
3、优选地，所述混合物中，磷石膏的质量百分数为60％-80％，矿渣的质量百分数为20％-40％；步骤(1)中，所述混合研磨在加热条件下进行，所述加热的温度为110-120℃；所述混合物的粒度为：0.08mm方孔筛筛余量10％以下。
4、优选地，步骤(2)中，所述混合物、稻壳灰、熟石灰和生物炭的质量比为100:(10-20):(0.5-1.0):(5-10)。
5、优选地，步骤(3)中，所述水玻璃的质量为所述干混料中的高炉矿渣质量的3％-6％；所述泡沫的质量为所述磷石膏和高炉矿渣总质量的1％-3％。
6、优选地，步骤(4)中，所述养护的温度为20-40℃，养护的相对湿度≥90％，养护的时间≥14天；所述自然晾干的时间为1-2天。
7、优选地，步骤(5)中，所述有机憎水剂的喷涂量为0.3-0.5kg/m2；所述自然放置的温度为20-30℃，自然放置的时间为3天以上。
8、优选地，所述磷石膏的粒径≤50μm，含水率≤1.0％，三氧化硫含量≥40％；所述高炉矿渣的主要成分为硅酸盐和硅铝酸盐，平均粒径≤20mm，含水率≤1％，碱性氧化物与酸性氧化物的比值＞1.0。
9、优选地，所述稻壳灰为农业生产废弃物稻壳燃烧后得到的细粉状物质，活性二氧化硅含量≥80％，比表面积≥5000m2/kg；所述熟石灰为建筑消石灰一等品，cao+mgo含量≥70％，体积安定性合格，颗粒尺寸达到孔径为0.125mm的筛网的筛余≤10％的要求；所述生物炭的颗粒尺寸为1-2mm。
10、优选地，所述水玻璃的模数为1.6-1.8，固体含量≥35％；所述泡沫由发泡剂与水的混合溶液经打泡后得到，所述泡沫的密度为50-60kg/m3。
11、本专利技术还提供了一种全固废轻质磷石膏人造骨料，其采用下述技术方案：一种全固废轻质磷石膏人造骨料，所述全固废轻质磷石膏人造骨料采用如上所述的方法制备得到。
12、有益效果：
13、本专利技术的全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法中，通过将磷石膏和高炉矿渣混合研磨，并在研磨的过程中加热，有助于使磷石膏中的部分二水石膏脱水生成半水石膏，从而具有水化反应活性；同时，磷石膏和高炉矿渣混合均匀，便于后续加水后激发矿渣的水化活性，从而产生更高强度的基体；采用磷石膏和高炉矿渣的混合物作为骨料的主要强度来源，稻壳灰具有高火山灰活性，会与含钙物质发生火山灰反应生成水化硅酸钙凝胶提高强度；同时，稻壳灰会吸收固化磷石膏中微量的重金属元素；熟石灰的作用是中和磷石膏中的少量酸性物质，并提供火山灰反应所需要的含钙物质；生物炭的主要作用是吸收混合料中的有害元素、吸收水分提供内养护效应，而且生物炭的多孔轻质特性会显著降低物料密度；水玻璃的主要作用是激发高炉矿渣产生强度；水的主要作用将各物料混合均匀，并为磨粉后的磷石膏水化反应以及高炉矿渣与水玻璃反应提供媒介；泡沫的主要作用是降低物料的密度，为制备轻质人造骨料提供基本条件。
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1.一种全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.如权利要求1所述的全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，其特征在于，所述混合物中，磷石膏的质量百分数为60％-80％，矿渣的质量百分数为20％-40％；
3.如权利要求1所述的全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合物、稻壳灰、熟石灰和生物炭的质量比为100:(10-20):(0.5-1.0):(5-10)。
4.如权利要求1所述的全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述水玻璃的质量为所述干混料中的高炉矿渣质量的3％-6％；
5.如权利要求1所述的全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述养护的温度为20-40℃，养护的相对湿度≥90％，养护的时间≥14天；
6.如权利要求1所述的全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述有机憎水剂的喷涂量为0.3-0.5kg/m2；
7.如权利要求1-6任一项所述的全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法
8.如权利要求1-6任一项所述的全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，其特征在于，所述稻壳灰为农业生产废弃物稻壳燃烧后得到的细粉状物质，活性二氧化硅含量≥80％，比表面积≥5000m2/kg；
9.如权利要求1-6任一项所述的全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，其特征在于，所述水玻璃的模数为1.6-1.8，固体含量≥35％；
10.一种全固废轻质磷石膏人造骨料，其特征在于，所述全固废轻质磷石膏人造骨料采用如权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.如权利要求1所述的全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，其特征在于，所述混合物中，磷石膏的质量百分数为60％-80％，矿渣的质量百分数为20％-40％；
3.如权利要求1所述的全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合物、稻壳灰、熟石灰和生物炭的质量比为100:(10-20):(0.5-1.0):(5-10)。
4.如权利要求1所述的全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述水玻璃的质量为所述干混料中的高炉矿渣质量的3％-6％；
5.如权利要求1所述的全固废轻质磷石膏人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述养护的温度为20-40℃，养护的相对湿度≥90％，养护的时间≥14天；
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【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓润，李玉春，万成亮，杨子，张九冰，尹蕊，袁海鹏，乔一龙，陈瑞晓，潘文杰，俞璐，
申请(专利权)人：河南建筑材料研究设计院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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