公布日：2023.08.29
申請(qǐng)日：2023.05.18
分類號(hào)：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(kāi)了一種硫酸法酸性廢水預(yù)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(duì)步驟(1)所得粉體A進(jìn)行預(yù)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(jìn)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(jìn)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(yīng)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(guò)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(shū)
1.一種硫酸法酸性廢水預(yù)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(duì)步驟(1)所得粉體A進(jìn)行預(yù)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(jìn)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(jìn)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(yù)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?jǐn)?shù)為70％～75％，Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?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(yù)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(yù)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(yù)處理過(guò)程中，使用的酸性廢水實(shí)際是指經(jīng)靜置沉淀過(guò)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(yù)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(yù)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(yīng)溫度為25～70℃，反應(yīng)時(shí)間為60～90min，在容器中進(jìn)行轉(zhuǎn)速為300～500rpm的酸洗反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸法酸性廢水預(yù)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(yù)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(yù)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(guò)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(yù)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(yù)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(yù)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(shí)能夠得到符合《建筑石膏》(GB/T9776-2008)中3.0等級(jí)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(yù)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(duì)步驟(1)所得粉體A進(jìn)行預(yù)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(jìn)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(jìn)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?jǐn)?shù)為70％～75％，Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?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(yīng)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(yù)處理過(guò)程中，使用的酸性廢水實(shí)際是指經(jīng)靜置沉淀過(guò)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(yù)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(yīng)溫度為25～70℃，反應(yīng)時(shí)間為60～90min，在容器中進(jìn)行轉(zhuǎn)速為300～500rpm的酸洗反應(yīng)。
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(guò)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(yīng)可生成溶于水的硫酸鹽，經(jīng)過(guò)濾洗滌去除，實(shí)現(xiàn)鈦石膏與金屬氧化物雜質(zhì)的分離。同時(shí)，鈦石膏主要成分CaSO4·2H2O在酸性廢水溶液中會(huì)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(yīng)，使得硫酸鈣的電離反應(yīng)朝生成硫酸鈣的方向進(jìn)行，減小了硫酸鈣的溶解度，保證了鈦石膏主要成分不會(huì)丟失，鈦石膏中金屬氧化物與硫酸反應(yīng)的反應(yīng)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(diǎn)：(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(guò)調(diào)節(jié)酸洗反應(yīng)的酸濃度(指pH值)、原料細(xì)度、固液比、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)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(guò)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?jī)H有1.3％，抗折強(qiáng)度3.69MPa，抗壓強(qiáng)度8.03Mpa，力學(xué)性能優(yōu)于《建筑石膏》(GB/T9776-2008)中3.0等級(jí)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）
