專利名稱：用磷石膏生產的型材及其制法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及結構構件，具體而言涉及以磷石膏為原料生產的型材及其制造方法。
背景技術：
型材是斷面具有一定幾何形狀的建筑材料，常用于多種構筑物和建筑物。目前許多部門使用的型材，例如電信光纜支架、電力電纜和變壓器支架、公路和橋梁護欄、公共場所的欄桿、礦井里的托梁等等，幾乎全是用金屬材料制成，尤其是用鋼材制成。鋼材雖有強度高的優(yōu)點，但普通鋼材在空氣和潮濕環(huán)境中易銹蝕，使用壽命有限，而且經(jīng)常更換耗費人力和財力。如果改用不銹鋼或其他金屬材料，又會增加投資和使用成本，不經(jīng)濟。非金屬用作型材，只能用于對強度要求不高的場合。
磷石膏是磷化工中濕法磷酸生產過程排放的工業(yè)廢棄物。人們正不斷地探索磷石膏綜合利用的新方法，也取得一些進展，例如中國專利申請95190467.1號“具有高耐化學性和抗機械力的聚合物材料的生產方法”、中國專利申請件02110236.8號“磷石膏墻面材料及其制備方法”等，最接近的專利申請是200410021766.4號“用磷石膏生產建筑裝飾材料和墻體材料的方法”。但用磷石膏生產型材尚未見報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種主要用磷石膏為原料生產的型材。
本發(fā)明的又一目的在于提供該型材的制法。
為達到發(fā)明目的，發(fā)明人提供的用磷石膏為原料生產的型材是按以下配方(質量分數(shù))制造的磷石膏粉與白云石粉的混合粉 71％～76％聚氯乙烯 18％～23％助劑 1％～5％金屬砂 1％在磷石膏粉與白云石粉的混合粉中，磷石膏粉的質量分數(shù)占70％，白云石粉的質量分數(shù)占30％；所用的白云石粉是經(jīng)半煅燒的白云石的粉末。
該型材的制法如下第一步，配制混合粉先將磷石膏用清水清洗干凈并晾干，送至隧道窯在1300～1360℃下高溫煅燒20～30分鐘，脫出磷石膏中的部分水分、P2O5和氟，使其水含量低于10％，P2O5≤0.3％，F(xiàn)≤0.1％；再將經(jīng)過煅燒后的爐料磨細到400～450目備用。
為了保證磷石膏相對潔凈，隧道窯采用氣體燃料燃燒，例如用普通城市煤氣、天然氣、水煤氣或半水煤氣、經(jīng)過濾凈化黃磷電爐尾氣、電石爐尾氣等作燃料，但不能用煤粉作燃料。
再將白云石粉碎至20～30mm，在700±20℃條件下煅燒2小時，冷卻后磨細至400～450目，密封包裝備用。實踐證明，加入這種半煅燒的白云石，既能降低型材密度，又可較大幅度地提高型材強度。
之后，按照磷石膏粉與白云石粉的質量比例70％∶30％混合均勻，配成磷石膏粉與白云石粉的混合粉，簡稱混合粉。
第二步，進行配料加入聚氯乙烯樹脂，加熱至90～100℃時加入增塑劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑等輔料，在1分鐘的攪拌下混勻后加入上一步制成的混合粉，同時加入金屬砂，繼續(xù)攪拌混勻。其中聚氯乙烯與混合粉的質量比為25∶75。
常用的增塑劑為對苯二甲酸二丁酯或對苯二甲酸二辛酯，常用的穩(wěn)定劑為硬脂酸鉛、硬脂酸鋇、三堿性硫酸鉛、二苯基硫脲等，常用的表面活性劑為硬脂酸和石蠟。
金屬砂的加入可以增強型材的強度。常用的金屬砂有鋁砂、錳砂、硅砂、鈦砂等。
第三步，進行高強度混料在高強度攪拌下對上述混合物料加熱至90～100℃，連續(xù)攪拌10-12分鐘，得到均勻混合的粉狀物料。
第四步，進行造粒將上述粉狀物料加熱至160℃，用擠壓式造粒機擠壓成直徑5mm左右的顆粒物料。
第五步，進行擠塑成型將上述顆粒物料送入擠塑機，加熱至180～200℃，使其呈膏狀，通過擠塑擠入事先準備好的模具，按照需要制成各種不同幾何形狀斷面的型材，如T形型材、∏形型材、方型材、工字型材等。
根據(jù)用戶的要求和實用的需要，進行進一步加工，如鉆孔等。
本發(fā)明方法生產的型材，具有耐候性好、耐腐蝕性強、使用壽命長、防水、防潮、阻燃、強度高、抗靜電、絕緣性能優(yōu)良、成本低、易安裝等優(yōu)點。與混凝土相比，還具有比重輕的優(yōu)點。使用本發(fā)明方法，既可有效地減少磷石膏對環(huán)境的污染，有利于改善環(huán)境，化害為利，又降低了構筑物和建筑物的造價，具有良好的社會和環(huán)境效應，又有良好的經(jīng)濟效益。本發(fā)明的型材可廣泛地應用在多種部門，如電信光纜支架、電力電纜和變壓器支架、高壓輸電塔架、公路和橋梁護欄、公共場所的欄桿、房屋下水管道和樓梯扶手、礦井里的托梁、海岸娛樂設施中處于海水浸蝕的構件等。
具體實施例方式
實施例取貴州省某企業(yè)排放的磷石膏為原料，經(jīng)檢測其化學成分(質量分數(shù))如下表所示成分 SO3CaO SiO2F MgO Al2O3Fe2O3含量％39.46 31.40 4.990.2 0.040.04 0.21成分 P2O5Na2O K2O TiO2MnO 燒失量 合計含量％1.180.090.090.070.0121.76100第一步，配制混合粉將濕法磷酸生產過程中產生的廢渣磷石膏用清水清洗干凈并晾干，送至隧道窯用民用煤氣在1300～1360℃下高溫煅燒25分鐘，脫出磷石膏中的部分水分、P2O5和氟，再將經(jīng)過煅燒后的爐料磨細到400～450目備用。此時磷石膏的成分發(fā)生了變化，經(jīng)檢測其化學成分(質量分數(shù))如下表所示成分 SO3CaO SiO2F MgOAl2O3Fe2O3含量％ 44.46 32.402.990.040.02 0.02 0.18成分 P2O5Na2O K2OTiO2MnO燒失量 合計含量％ 0.18 0.04 0.04 0.04 0.01 19.67 100檢測結果表明P2O5≤0.3％，F(xiàn)≤0.1％，符合生產建材的要求，可用于生產型材。
再取貴陽市烏當區(qū)某白云石礦點的白云石，其組成(質量分數(shù))如下成分CaO MgOSiO2Al2O3Fe2O3含量％ 31.3621.58 0.15 0.06 0.09將白云石粉碎至20～30mm，在700±20℃條件下煅燒2小時，實現(xiàn)半煅燒，冷卻后磨細至400～450目，備用。半煅燒后的白云石組成如下成分CaO MgO MgCO3CaCO3其他含量％ 3.6523.50 8.76 61.84 2.25半煅燒后碳酸鎂的分解率為85.24％，碳酸鈣的分解率為9.11％。
之后，按照磷石膏粉與白云石粉的質量比例70％∶30％混合均勻，配成混合粉。
第二步進行配料，加入15kg聚氯乙烯樹脂，加熱至90～100℃時加入對苯二甲酸二丁酯增塑劑250g、硬脂酸鉛400g、硬脂酸鋇350g、硬脂酸250g和石蠟250g等輔料，同時加入鋁金屬砂1kg，在攪拌1min混勻后加入上一步制成的混合粉35kg，繼續(xù)攪拌混勻，得到物料約52.5kg。
第三步進行高強度混料，在高強度攪拌下對上述混合物料加熱至98℃，連續(xù)攪拌12min，得到均勻混合的粉狀物料。
第四步進行造粒，將上述粉狀物料加熱至160℃，用擠壓式造粒機擠壓成直徑5mm左右的顆粒物料。
第五步進行擠塑成型，將上述顆粒物料送入擠塑機，加熱至195℃，使其呈膏狀，通過擠塑擠入事先準備好的型材模具，制成型材。
根據(jù)用戶的要求，進行鉆孔。
產品經(jīng)國家建筑材料測試中心檢測，結果如下耐腐蝕性，用10％HCl溶液浸泡48h，表面無變化；用10％NaOH48h，表面無變化；平整度1.0mm；平澤度60.2；落錘沖擊200g重球自1m處落下沖擊試樣表面，無變化(跨距為450mm)；不然性酒精燈垂直燃試樣5min，離火自熄；耐高溫(70±2)℃下2h，試樣表面無變化；耐低溫(-40±2)℃下2h，試樣表面無變化；耐人工候老化200h人工加速老化，色差為1.1，變色0級；耐高壓20000v機械加壓沖擊1.0無變A級。
經(jīng)中科院地球化學研究所資源環(huán)境測試分析中心測試，該型材的放射性樣品γ譜的測量值均未超出國家標準，屬A類材料。
權利要求
1 用磷石膏生產的型材，其特征在于該型材是按以下配方制造的磷石膏粉與白云石粉的混合粉71％～76％聚氯乙烯 18％～23％助劑 1％～5％金屬砂1％。
2 如權利要求1所述的型材，其特征在于在所述的磷石膏粉與白云石粉的混合粉中，磷石膏粉的質量分數(shù)占70％，白云石粉的質量分數(shù)占30％；所用的白云石粉是經(jīng)半煅燒的白云石的粉末。
3 如權利要求1所述的型材，其特征在于所述的助劑包括增塑劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑，常用的增塑劑為對苯二甲酸二丁酯或對苯二甲酸二辛酯；常用的穩(wěn)定劑為硬脂酸鉛、硬脂酸鋇、三堿性硫酸鉛、二苯基硫脲；常用的表面活性劑為硬脂酸和石蠟；常用的金屬砂有鋁砂、錳砂、硅砂、鈦砂。
4 如權利要求1所述型材的制法，其特征包括(1)將磷石膏用清水清洗干凈并晾干，送至隧道窯在1300～1360℃下高溫煅燒20～30分鐘，脫出磷石膏中的部分水分、P2O5和氟，使其水含量低于10％，P2O5≤0.3％，F(xiàn)≤0.1％；再將經(jīng)過煅燒后的爐料磨細到400～450目備用；再將白云石粉碎至20～30mm，在700±20℃條件下煅燒2小時，冷卻后磨細至400～450目，備用；之后，按照磷石膏粉與白云石粉的質量比例70％∶30％混合均勻，配成混合粉。(2)加入聚氯乙烯樹脂，加熱至90～100℃時加入增塑劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑等輔料，在1分鐘的攪拌下混勻后加入上一步制成的磷石膏粉，同時加入金屬砂，繼續(xù)攪拌混勻。其中聚氯乙烯與磷石膏粉的質量比為25∶75。(3)在高強度攪拌下對上述混合物料加熱至90～100℃，連續(xù)攪拌10-12分鐘，得到均勻混合的粉狀物料；(4)將上述粉狀物料加熱至160℃，用擠壓式造粒機擠壓成直徑5mm左右的顆粒物料；(5)將上述顆粒物料送入擠塑機，加熱至180～200℃，使其呈膏狀，通過擠塑擠入事先準備好的模具，按照需要制成各種不同幾何形狀斷面的型材。
5 如權利要求3所述型材的制法，其特征在于磷石膏在隧道窯里采用氣體燃料燃燒，例如采用普通城市煤氣、或天然氣、或水煤氣、或半水煤氣、或經(jīng)過濾凈化黃磷電爐和電石爐尾氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了用磷石膏和聚氯乙烯生產的型材及其制法，涉及結構構件。該型材按以下配方制造磷石膏粉與白云石粉的混合粉71％～76％，聚氯乙烯18％～23％，助劑1％～5％，金屬砂1％。其制法是先將磷石膏水洗、晾干、煅燒、磨細成粉；再將白云石粉碎、煅燒、冷卻后磨細成粉，按比例將兩種粉混勻，得混合粉；接著將聚氯乙烯樹脂、混合粉和助劑、金屬砂按比例混合均勻，再將粉狀物料加熱并擠壓成顆粒物料，最后將顆粒物料加熱使其呈膏狀，擠入模具制成型材，再按需加工。該型材耐候性好、耐腐蝕性強、使用壽命長、防水、防潮、阻燃、強度高、抗靜電、絕緣性能優(yōu)良。本發(fā)明的型材既可減少磷石膏污染，又可降低造價，可廣泛地應用在多種部門。
文檔編號C04B24/26GK1654412SQ20041008160
公開日2005年8月17日 申請日期2004年12月24日 優(yōu)先權日2004年12月24日
發(fā)明者馬興祥 申請人:貴陽順海鈦金鍍膜廠