公布日：2023.08.29
申請日：2023.05.18
分類號：C04B11/26(2006.01)I;C01F11/46(2006.01)I;C04B28/14(2006.01)I;C04B11/00(2006.01)I;C04B11/02(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種硫酸法酸性廢水預處理鈦石膏制備建筑石膏的方法，包括如下步驟：(1)將鈦石膏球磨處理，經(jīng)篩分后得到粉體A；(2)利用酸性廢水對步驟(1)所得粉體A進行預處理，經(jīng)固液分離后，得到濾餅A；(3)將步驟(2)所得濾餅A進行干燥、球磨、篩分處理，得到高純鈦石膏；(4)將步驟(3)所得高純鈦石膏進行煅燒與陳化處理，再經(jīng)外加劑改性后，得到建筑石膏。本發(fā)明以廢棄堆存的鈦石膏為原材料、以硫酸法酸性廢水為除雜試劑，有效降低生產(chǎn)成本、減少環(huán)境污染；本發(fā)明先酸洗反應得到高純鈦石膏，提高鈦石膏的資源化利用率；本發(fā)明在得到高純鈦石膏后通過煅燒、陳化與外加劑改性處理，將高純鈦石膏制備成為高性能的建筑石膏。
權(quán)利要求書
1.一種硫酸法酸性廢水預處理鈦石膏制備建筑石膏的方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將鈦石膏球磨處理，經(jīng)篩分后得到粉體A；(2)利用酸性廢水對步驟(1)所得粉體A進行預處理，經(jīng)固液分離后，得到濾餅A；(3)將步驟(2)所得濾餅A進行干燥、球磨、篩分處理，得到高純鈦石膏；(4)將步驟(3)所得高純鈦石膏進行煅燒與陳化處理，再經(jīng)外加劑改性后，得到建筑石膏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸法酸性廢水預處理鈦石膏制備建筑石膏的方法，其特征在于：步驟(1)中，所述鈦石膏中，CaSO4·2H2O的質(zhì)量分數(shù)為70％～75％，Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)為10％～18％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸法酸性廢水預處理鈦石膏制備建筑石膏的方法，其特征在于：步驟(1)中，所述粉體A的粒徑不大于0.7mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸法酸性廢水預處理鈦石膏制備建筑石膏的方法，其特征在于：步驟(2)中，酸性廢水為利用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉形成的酸性廢水，在預處理過程中，使用的酸性廢水實際是指經(jīng)靜置沉淀過濾后的濾液C，濾液C的pH值為0.7～1.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸法酸性廢水預處理鈦石膏制備建筑石膏的方法，其特征在于：步驟(2)中，所述預處理具體是指：向粉體A中加入酸性廢水，粉體A與酸性廢水的固液比為1g：20～25mL，反應溫度為25～70℃，反應時間為60～90min，在容器中進行轉(zhuǎn)速為300～500rpm的酸洗反應。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸法酸性廢水預處理鈦石膏制備建筑石膏的方法，其特征在于：步驟(3)中，所述干燥溫度為25～50℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸法酸性廢水預處理鈦石膏制備建筑石膏的方法，其特征在于：步驟(3)中，所述高純鈦石膏的粒徑不大于0.2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸法酸性廢水預處理鈦石膏制備建筑石膏的方法，其特征在于：步驟(4)中，所述煅燒與陳化處理的過程為：將高純鈦石膏在溫度為220～250℃下煅燒2～3h，取出后在室內(nèi)環(huán)境下陳化不少于1d。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸法酸性廢水預處理鈦石膏制備建筑石膏的方法，其特征在于：步驟(4)中，所述外加劑為生石灰、元明粉、聚羧酸減水劑或萘系減水劑中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的硫酸法酸性廢水預處理鈦石膏制備建筑石膏的方法，其特征在于：所述生石灰的摻量為鈦石膏質(zhì)量的0～2％，元明粉的摻量為鈦石膏質(zhì)量的0～0.5％，聚羧酸減水劑的摻量為鈦石膏質(zhì)量的0～2％，萘系減水劑的摻量為鈦石膏質(zhì)量的0～3％。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的：本發(fā)明目的旨在提供一種硫酸法酸性廢水預處理鈦石膏制備建筑石膏的方法，該方法在提高鈦石膏資源化利用率的同時能夠得到符合《建筑石膏》(GB/T9776-2008)中3.0等級技術(shù)要求的建筑石膏產(chǎn)品。
技術(shù)方案：本發(fā)明所述的硫酸法酸性廢水預處理鈦石膏制備建筑石膏的方法，包括如下步驟：
(1)將鈦石膏球磨處理，經(jīng)篩分后得到粉體A；
(2)利用酸性廢水對步驟(1)所得粉體A進行預處理，經(jīng)固液分離后，得到濾餅A；
(3)將步驟(2)所得濾餅A進行干燥、球磨、篩分處理，得到高純鈦石膏；
(4)將步驟(3)所得高純鈦石膏進行煅燒與陳化處理，再經(jīng)外加劑改性后，得到建筑石膏。
其中，步驟(1)中，所述鈦石膏中，CaSO4·2H2O的質(zhì)量分數(shù)為70％～75％，Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)為10％～18％。
其中，步驟(1)中，所述粉體A的粒徑不大于0.7mm，粒徑越小，酸洗反應越充分。
其中，步驟(2)中，酸性廢水為利用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉形成的酸性廢水，在預處理過程中，使用的酸性廢水實際是指經(jīng)靜置沉淀過濾后的濾液C，酸性廢水(濾液C)的pH值為0.7～1.5，所述酸性廢水(濾液C)的主要成分是H2SO4，溶液中，各元素的質(zhì)量濃度分別為：S為6514.2～15253.6mg/L、Fe為2661.2～10731.1mg/L、Mg為103.1～345.3mg/L、Al為124.2～331.5mg/L、Si為4.3～238.3mg/L、Ti為84.9～249.6mg/L。
其中，步驟(2)中，所述預處理具體是指：向粉體A中加入酸性廢水，粉體A與酸性廢水(濾液C)的固液比為1g：20～25mL，反應溫度為25～70℃，反應時間為60～90min，在容器中進行轉(zhuǎn)速為300～500rpm的酸洗反應。
其中，步驟(3)中，所述干燥溫度為25～50℃。
其中，步驟(3)中，所述高純鈦石膏的粒徑不大于0.2mm。
其中，步驟(4)中，所述煅燒與陳化處理的過程為：將高純鈦石膏在溫度為220～250℃下煅燒2～3h，取出后在室內(nèi)環(huán)境下陳化不少于1d。
其中，步驟(4)中，所述外加劑為生石灰、元明粉、聚羧酸減水劑或萘系減水劑中的至少一種，生石灰的摻量為鈦石膏質(zhì)量的0～2％，元明粉的摻量為鈦石膏質(zhì)量的0～0.5％，聚羧酸減水劑的摻量為鈦石膏質(zhì)量的0～2％，萘系減水劑的摻量為鈦石膏質(zhì)量的0～3％。
鈦石膏的主要成分是CaSO4·2H2O和Fe2O3，還包括少量的MgO、Al2O3等雜質(zhì)組分，采用酸性廢水處理鈦石膏，鈦石膏中的金屬氧化物與硫酸反應可生成溶于水的硫酸鹽，經(jīng)過濾洗滌去除，實現(xiàn)鈦石膏與金屬氧化物雜質(zhì)的分離。同時，鈦石膏主要成分CaSO4·2H2O在酸性廢水溶液中會微溶成鈣離子和硫酸根離子，而以硫酸為主要成分的酸性廢水體系中硫酸根離子濃度較高，由于同離子效應，使得硫酸鈣的電離反應朝生成硫酸鈣的方向進行，減小了硫酸鈣的溶解度，保證了鈦石膏主要成分不會丟失，鈦石膏中金屬氧化物與硫酸反應的反應方程式如下所示：
6H++Fe2O3→2Fe3++3H2O
2H++MgO→Mg2++H2O
6H++Al2O3→2Al3++3H2O。
有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著的優(yōu)點：(1)本發(fā)明以廢棄堆存的鈦石膏為原材料、以硫酸法酸性廢水為除雜試劑，有效降低生產(chǎn)成本、減少環(huán)境污染；(2)本發(fā)明通過調(diào)節(jié)酸洗反應的酸濃度(指pH值)、原料細度、固液比、反應時間和反應溫度能夠得到高純鈦石膏，從而提高鈦石膏在建材領(lǐng)域中的利用率，提高鈦石膏的資源化利用率；(3)本發(fā)明在得到高純鈦石膏后通過煅燒、陳化與外加劑改性處理，將高純鈦石膏制備成為高性能的建筑石膏，該建筑石膏鐵雜質(zhì)含量僅有1.3％，抗折強度3.69MPa，抗壓強度8.03Mpa，力學性能優(yōu)于《建筑石膏》(GB/T9776-2008)中3.0等級技術(shù)要求。
（發(fā)明人：潘鋼華;孫家宇;蒙海寧;周飛飛;敖林;陸小軍）
