公布日：2023.08.29
申请日：2023.05.18
分类号：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
本发明公开了一种硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法，包括如下步骤：(1)将钛石膏球磨处理，经筛分后得到粉体A；(2)利用酸性废水对步骤(1)所得粉体A进行预处理，经固液分离后，得到滤饼A；(3)将步骤(2)所得滤饼A进行干燥、球磨、筛分处理，得到高纯钛石膏；(4)将步骤(3)所得高纯钛石膏进行煅烧与陈化处理，再经外加剂改性后，得到建筑石膏。本发明以废弃堆存的钛石膏为原材料、以硫酸法酸性废水为除杂试剂，有效降低生产成本、减少环境污染；本发明先酸洗反应得到高纯钛石膏，提高钛石膏的资源化利用率；本发明在得到高纯钛石膏后通过煅烧、陈化与外加剂改性处理，将高纯钛石膏制备成为高性能的建筑石膏。
权利要求书
1.一种硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将钛石膏球磨处理，经筛分后得到粉体A；(2)利用酸性废水对步骤(1)所得粉体A进行预处理，经固液分离后，得到滤饼A；(3)将步骤(2)所得滤饼A进行干燥、球磨、筛分处理，得到高纯钛石膏；(4)将步骤(3)所得高纯钛石膏进行煅烧与陈化处理，再经外加剂改性后，得到建筑石膏。
2.根据权利要求1所述的硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述钛石膏中，CaSO4·2H2O的质量分数为70％～75％，Fe2O3的质量分数为10％～18％。
3.根据权利要求1所述的硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述粉体A的粒径不大于0.7mm。
4.根据权利要求1所述的硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法，其特征在于：步骤(2)中，酸性废水为利用硫酸法生产钛白粉形成的酸性废水，在预处理过程中，使用的酸性废水实际是指经静置沉淀过滤后的滤液C，滤液C的pH值为0.7～1.5。
5.根据权利要求1所述的硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述预处理具体是指：向粉体A中加入酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：20～25mL，反应温度为25～70℃，反应时间为60～90min，在容器中进行转速为300～500rpm的酸洗反应。
6.根据权利要求1所述的硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述干燥温度为25～50℃。
7.根据权利要求1所述的硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述高纯钛石膏的粒径不大于0.2mm。
8.根据权利要求1所述的硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述煅烧与陈化处理的过程为：将高纯钛石膏在温度为220～250℃下煅烧2～3h，取出后在室内环境下陈化不少于1d。
9.根据权利要求1所述的硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述外加剂为生石灰、元明粉、聚羧酸减水剂或萘系减水剂中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法，其特征在于：所述生石灰的掺量为钛石膏质量的0～2％，元明粉的掺量为钛石膏质量的0～0.5％，聚羧酸减水剂的掺量为钛石膏质量的0～2％，萘系减水剂的掺量为钛石膏质量的0～3％。
发明内容
发明目的：本发明目的旨在提供一种硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法，该方法在提高钛石膏资源化利用率的同时能够得到符合《建筑石膏》(GB/T9776-2008)中3.0等级技术要求的建筑石膏产品。
技术方案：本发明所述的硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法，包括如下步骤：
(1)将钛石膏球磨处理，经筛分后得到粉体A；
(2)利用酸性废水对步骤(1)所得粉体A进行预处理，经固液分离后，得到滤饼A；
(3)将步骤(2)所得滤饼A进行干燥、球磨、筛分处理，得到高纯钛石膏；
(4)将步骤(3)所得高纯钛石膏进行煅烧与陈化处理，再经外加剂改性后，得到建筑石膏。
其中，步骤(1)中，所述钛石膏中，CaSO4·2H2O的质量分数为70％～75％，Fe2O3的质量分数为10％～18％。
其中，步骤(1)中，所述粉体A的粒径不大于0.7mm，粒径越小，酸洗反应越充分。
其中，步骤(2)中，酸性废水为利用硫酸法生产钛白粉形成的酸性废水，在预处理过程中，使用的酸性废水实际是指经静置沉淀过滤后的滤液C，酸性废水(滤液C)的pH值为0.7～1.5，所述酸性废水(滤液C)的主要成分是H2SO4，溶液中，各元素的质量浓度分别为：S为6514.2～15253.6mg/L、Fe为2661.2～10731.1mg/L、Mg为103.1～345.3mg/L、Al为124.2～331.5mg/L、Si为4.3～238.3mg/L、Ti为84.9～249.6mg/L。
其中，步骤(2)中，所述预处理具体是指：向粉体A中加入酸性废水，粉体A与酸性废水(滤液C)的固液比为1g：20～25mL，反应温度为25～70℃，反应时间为60～90min，在容器中进行转速为300～500rpm的酸洗反应。
其中，步骤(3)中，所述干燥温度为25～50℃。
其中，步骤(3)中，所述高纯钛石膏的粒径不大于0.2mm。
其中，步骤(4)中，所述煅烧与陈化处理的过程为：将高纯钛石膏在温度为220～250℃下煅烧2～3h，取出后在室内环境下陈化不少于1d。
其中，步骤(4)中，所述外加剂为生石灰、元明粉、聚羧酸减水剂或萘系减水剂中的至少一种，生石灰的掺量为钛石膏质量的0～2％，元明粉的掺量为钛石膏质量的0～0.5％，聚羧酸减水剂的掺量为钛石膏质量的0～2％，萘系减水剂的掺量为钛石膏质量的0～3％。
钛石膏的主要成分是CaSO4·2H2O和Fe2O3，还包括少量的MgO、Al2O3等杂质组分，采用酸性废水处理钛石膏，钛石膏中的金属氧化物与硫酸反应可生成溶于水的硫酸盐，经过滤洗涤去除，实现钛石膏与金属氧化物杂质的分离。同时，钛石膏主要成分CaSO4·2H2O在酸性废水溶液中会微溶成钙离子和硫酸根离子，而以硫酸为主要成分的酸性废水体系中硫酸根离子浓度较高，由于同离子效应，使得硫酸钙的电离反应朝生成硫酸钙的方向进行，减小了硫酸钙的溶解度，保证了钛石膏主要成分不会丢失，钛石膏中金属氧化物与硫酸反应的反应方程式如下所示：
6H++Fe2O3→2Fe3++3H2O
2H++MgO→Mg2++H2O
6H++Al2O3→2Al3++3H2O。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著的优点：(1)本发明以废弃堆存的钛石膏为原材料、以硫酸法酸性废水为除杂试剂，有效降低生产成本、减少环境污染；(2)本发明通过调节酸洗反应的酸浓度(指pH值)、原料细度、固液比、反应时间和反应温度能够得到高纯钛石膏，从而提高钛石膏在建材领域中的利用率，提高钛石膏的资源化利用率；(3)本发明在得到高纯钛石膏后通过煅烧、陈化与外加剂改性处理，将高纯钛石膏制备成为高性能的建筑石膏，该建筑石膏铁杂质含量仅有1.3％，抗折强度3.69MPa，抗压强度8.03Mpa，力学性能优于《建筑石膏》(GB/T9776-2008)中3.0等级技术要求。
（发明人：潘钢华;孙家宇;蒙海宁;周飞飞;敖林;陆小军）
