本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种利用磷石膏固体废弃物制备的低密度硅酸钙板及其制备方法。
背景技术：
1、硅酸钙板是一种新型绿色无机防火建筑材料，其主要成分为硅质和钙质无机原料，并在高温高压蒸养过程中发生反应生成片状或针状托贝莫来石，具有强度高、湿涨率小、导热系数低、防火性能好、无毒无害等优点。其制备流程包含粉料混合、上网成型、多层复卷、静置预养、高温蒸养、定形裁砂等工序。目前，国内外生产厂家的主要原料基本相同，主要包括石英粉、水泥、消石灰、植物纤维等，其中硅质和钙质原料占比可达90％～92％。
2、磷石膏是一种在湿法磷酸生产工艺中产生的酸性固体废弃物，通常每制取1吨磷酸会产生约5吨磷石膏，主要成分是二水硫酸钙，但由于磷石膏所含的氟化物、游离磷酸、重金属等成分易对环境造成污染，因此其现阶段的大规模利用仍是难以解决的问题。磷石膏的硅质和钙质成分占比可达55～60％以上，堆积密度仅为0.8～1.0g/cm3，磷石膏的综合利用不仅可以消纳大宗固废，减少堆存带来的环境危害，还可以变废为宝，在提高其附加值的过程中实现环境和经济的双重效益。
3、目前，国内有关磷石膏固废的利用尚未成熟，仅有约15％左右的磷石膏被回收利用，主要应用场景仅为石膏板、水泥缓凝剂等领域，且其产品强度、稳定性仍无法保证。专利号为201910419615.0，名称为“无水磷石膏基装配式轻质隔墙条板的制备方法”的中国专利采用无水磷石膏、半水磷石膏、石膏晶须等原料，经加水混合、浇铸等工序制备了一种无水磷石膏基轻质装配隔墙板，但此方法制备出的轻质板材强度极低且有反酸腐蚀的问题，难以适应实际应用要求。专利号为201610199737.x，名称为“一种磷石膏基轻质保温板及其制备方法”的中国专利将磷石膏经水洗、烘干、磨粉、煅烧等流程制备了用于生产保温石膏板的脱酸磷建石膏，但该方法存在能耗大，水耗高，生产工艺复杂，产品强度低、耐水性差等问题。申请号为201811306014.0，名称为“一种环保硅酸钙板及其制备方法”的中国专利申请公开了一种使用各种工业废渣制备的高密度硅酸钙板，其中磷石膏添加量仅为5％左右，且在使用前需要使用消石灰进行长时间的球磨以达到酸碱中和的目的，板材强度也仅为6.5～6.8mpa，存在利用率低、生产流程繁琐、产品强度较差等缺陷。
技术实现思路
1、本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用磷石膏固体废弃物制备低密度硅酸钙板的方法。
2、本发明的另一目的在于提供所述方法制备得到的低密度硅酸钙板。
3、本发明的再一目的在于提供所述低密度硅酸钙板的应用。
4、本发明的目的通过下述技术方案实现：
5、一种利用磷石膏固体废弃物制备低密度硅酸钙板的方法，包括如下步骤：
6、(1)制备混合成坯浆料
7、按重量份数计，准备原料：磷石膏60～70％，水泥10～20％，高炉矿渣5～20％，石英粉5～10％，增强纤维5～10％；然后将原料混合均匀，加水搅拌制备成固含量为15～20％的混合成坯浆料，并控制原料总钙硅摩尔比为0.6～0.9，控制体系ph为9～10(体系ph从12降低至9～10)；
8、(2)制备低密度硅酸钙板
9、将步骤(1)中的混合成坯浆料经流浆箱上网滤水制备成薄湿料层，经成型筒复卷形成湿板坯；然后将湿板坯在10～30mpa的压力下进行板材压实处理，再经预养和蒸压养护处理，得到所述低密度硅酸钙板。
10、步骤(1)中所述的磷石膏为原生含水磷石膏(湿法磷酸生产工艺中产生的酸性固体废弃物)，主要成分为二水硫酸钙及二氧化硅，ph为9～11，钙硅摩尔比(钙元素和硅元素的比值)为1.5～2.1，其主要成分含量如下：caso4 63～70％，sio2 21～26％，p2o5 0.8～1％，al2o3 0.8～1.2％，fe2o3 0.3～0.5％，含水率10～11％。
11、步骤(1)中所述的水泥为波特兰水泥；优选为波特兰水泥525#，钙硅摩尔比为5.0～5.3。
12、步骤(1)中所述的高炉矿渣为高炉炼铁副产物；优选为碱性矿渣，细度为325目，其主要成分含量如下：cao 35～38％；sio2 30～35％；mgo 10～12％；al2o3 15～18％；fe2o3＜0.5％。
13、步骤(1)中所述的石英粉的二氧化硅含量≥80％，含泥量≤1％，白度≥65，粒径为300～400目(优选为350目)。
14、步骤(1)中所述的增强纤维包括植物纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、硅灰石纤维和聚乙烯亚胺纤维中的一种或多种；优选为植物纤维，玻璃纤维，玄武岩纤维和硅灰石纤维按重量比1:1混合得到的纤维，或植物纤维和聚乙烯亚胺纤维重量比1:1混合得到的纤维。
15、所述的植物纤维优选为硫酸盐法制备的未漂针叶木纸浆，重均长度为1.8～2.22mm，聚合度为1200。
16、所述的玻璃纤维的重均长度优选为3～4mm。
17、所述的硅灰石纤维的重均长度优选为2～3mm。
18、所述的聚乙烯亚胺纤维的分子量优选为20万，纤维重均长度优选为5～8mm。
19、所述的玄武岩纤维的重均长度优选为3～4mm。
20、步骤(2)中所述的湿板坯的厚度可以根据实际需要进行设置，优选为6mm～12mm；进一步优选为8mm。
21、步骤(2)中所述的板材压实处理优选为采用逐步增压的方式，其压力和时间梯度为：0～10mpa，5min；10～20mpa，20min；20～30mpa，25min(压实时间共计50min)。
22、步骤(2)中所述的预养和蒸压养护处理的方法如下：先在30～50℃条件下静置8～12h进行预养，然后在180～200℃条件下蒸压养护18～24h。
23、所述的利用磷石膏固体废弃物制备低密度硅酸钙板的方法，在步骤(2)之后还包括将得到的低密度硅酸钙板进行裁切定形，磨边，砂光及烘干的步骤，最终得到低密度硅酸钙板成品板材。
24、一种低密度硅酸钙板，通过上述任一项所述的方法制备得到。
25、所述的低密度硅酸钙板的密度低于1000±5kg/m3；优选为800～1000kg/m3。
26、所述的低密度硅酸钙板在建筑材料中的应用。
27、本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
28、1、本发明针对酸性固体废弃物磷石膏无法大规模综合利用，且容易造成资源浪费和环境污染的问题，通过将其作为主要原料(占比不小于板材重量的60％)应用于硅酸钙板的碱性制备系统中，提供了一种应用简便、用量大、附加值高、无污染的处理方法。
29、2、本发明通过实验发现，当磷石膏添加量低(占板材重量15％以下)时，生产的硅酸钙板密度较高(1250～1550kg/m3，属于中密度范围)，且随着磷石膏用量的增加，强度逐渐降低，这是由于磷石膏用量较小时会起到缓凝剂作用，降低硅钙之间的反应性；而当磷石膏占比提高到60％以上时，板材的强度反而有很大的提升，且板材密度也可以做到低密度，这时磷石膏成了硅钙反应的主要参与物质，而非起到缓凝剂作用，且由于磷石膏具有良好的ph中和效果以及出色的硅钙反应性能，促进蒸养过程中托贝莫来石的形成，进而使制备的硅酸钙板达到低密度、高强度的特有属性。
30、3、本发明提供的磷石膏固废制备低密度硅酸钙板的工艺，可将该板材从传统的1250～1550kg/m3降至800～1000kg/m3，利用磷石膏酸性特点，中和硅酸钙板制备过程中过高的碱性环境，使反应体系的ph值降低至最适范围(ph 9～10)，进而促进低密度、高强度的托贝莫来石形成，并防止增强纤维在高温高碱性下的无效降解，大大提高低密度硅酸钙的强度。
31、4、本发明中，磷石膏在使用时无需进行任何额外处理，与现有产线适配性高，无需进行改动，且产品性能好，生产成本低。
32、5、本发明方法可适用于各类用途的低密度硅酸钙板的制备，为固废的利用及硅酸钙板的创新提供了保障。
1.一种利用磷石膏固体废弃物制备低密度硅酸钙板的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)之后还包括将得到的低密度硅酸钙板进行裁切定形，磨边，砂光及烘干的步骤，最终得到低密度硅酸钙板成品板材。
9.一种低密度硅酸钙板，其特征在于，通过权利要求1～8任一项所述的方法制备得到。
10.权利要求9所述的低密度硅酸钙板在建筑材料中的应用。
