專利名稱：一種利用濕氟石膏改性生產(chǎn)建筑石膏粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬固體廢物資源化利用領(lǐng)域，涉及一種化學(xué)工業(yè)副產(chǎn)品濕氟石膏改性處理后生產(chǎn)建筑石膏粉的方法。
背景技術(shù)：
利用傳統(tǒng)濕法工藝將螢石和濃硫酸在高溫下制取氫氟酸時排出的廢渣，通常采用石灰乳或電石渣中和，再送往堆場堆存，這樣堆存的產(chǎn)物統(tǒng)稱為濕氟石膏。長期大量堆存的濕氟石膏不僅占用大量土地資源，而且需要大量的土地補償費用和維護費用，給企業(yè)和社會造成了沉重負擔(dān)。堆場濕氟石膏中硫酸鈣含量達到70%以上，是一種很好的石膏資源。實現(xiàn)堆場濕氟石膏的資源化利用符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，具有重要的社會效益和經(jīng)濟價值。長期堆存的濕氟石膏發(fā)生自然水化，呈灰白色或白色，主要組成為透石膏 (CaSO4 ·2Η20)。由于堆存年限不一，濕氟石膏水化程度不同，加之有部分未完全中和的石灰乳，導(dǎo)致生產(chǎn)的氟石膏粉存在堿度過高、凝結(jié)時間過長，生產(chǎn)的建筑材料機械強度不夠等現(xiàn)象，嚴重影響了濕氟石膏的資源化利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對濕氟石膏資源化利用過程中存在的問題，提出了一種利用濕氟石膏改性生產(chǎn)高質(zhì)量建筑石膏粉的方法。本發(fā)明的目的是通過以下方式實現(xiàn)的一種利用濕氟石膏改性生產(chǎn)建筑石膏粉的方法，包括以下步驟1)濕氟石膏經(jīng)自然風(fēng)干或烘干去除15-18%的游離水，經(jīng)初步破碎，在濕氟石膏中加入改性劑混和；2)將加入了改性劑的濕氟石膏進行低溫焙燒；3)將焙燒后的粉體再次加入改性劑進行充分混和、細磨，即得改性建筑石膏粉材料；所述濕氟石膏質(zhì)量百分比92-98%、兩次加入的改性劑總質(zhì)量百分比為2-8% ；前后兩次加入的改性劑用量依次為改性劑總用量的65-85%和15-35%。所述改性劑為硅鋁酸鹽、硫酸鹽和含鈣化合物的混和物。所述改性劑中各成分質(zhì)量比例為硅鋁酸鹽硫酸鹽含鈣化合物=1-5 0. 1-1 0. 1-2。所述的硅鋁酸鹽為高嶺土、氧化鋁、水玻璃、氟硅酸鈉中的一種或幾種，所述硫酸鹽為硫酸鋁、硫酸鋁鉀、硫酸鉀、硫酸鋅中的一種或幾種，所述含鈣化合物為氧化鈣、氫氧化鈣、氯化鈣中的一種或幾種。步驟1)所述的初步破碎程度為粒徑不大于2mm。初破方式為切削破碎或顎式破碎
等方式。步驟2)所述的焙燒溫度為80_180°C，焙燒時間l_3h;優(yōu)選焙燒溫度為 100-150°C，焙燒時間為2h。
步驟2)所述的焙燒時采用的窯爐為回轉(zhuǎn)窯、流化床或沸騰爐。濕氟石膏和改性劑在焙燒過程中憑借焙燒窯爐的轉(zhuǎn)動或氣流攪拌作用實現(xiàn)充分混合、攪拌均勻。步驟3)所述的細磨是將焙燒過的粉體和改性劑一起細磨至粒徑不大于0. 147mm。 所述細磨方式為立磨、球磨或錕式破碎等方式。細磨后粉體分離方式為旋風(fēng)分離或沸騰爐分離；分離后回收方式為旋風(fēng)分離、電收塵等方式。本發(fā)明是在適宜的外加改性劑作用下，改變水化反應(yīng)過程的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)性質(zhì)，提高其溶解速度和水化速度，促進氟石膏晶須各向均勻生長，形成各向晶須發(fā)達的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，縮短凝結(jié)時間，提高晶體早期強度，將其轉(zhuǎn)變?yōu)楹细袷嘟ㄖ牧?。本發(fā)明的改性劑中，硅鋁酸鹽主要用來調(diào)節(jié)氟石膏粉的堿度和機械強度，硫酸鹽和含鈣化合物主要用來調(diào)節(jié)氟石膏粉的凝結(jié)時間，使之達到建筑材料粉的生產(chǎn)應(yīng)用要求。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點就是方法簡單，成本低廉，工藝流程短，改性劑分兩步添加，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，可大大降低焙燒溫度，縮短焙燒時間(由現(xiàn)在的8h左右縮短至3h以內(nèi))；凝結(jié)時間和機械強度與天然石膏粉相當(dāng)。本發(fā)明技術(shù)所用氟石膏改性劑成本僅為12-20元/噸，處理成本30-40元/噸，按照產(chǎn)品市場售價150-220元/噸計算，經(jīng)濟效益十分可觀。


圖1為濕氟石膏粉的SEM照片；圖2為濕氟石膏生產(chǎn)的不合格建筑石膏粉的SEM照片；圖3為本發(fā)明方法生產(chǎn)的建筑石膏粉的SEM照片；圖4為測試本發(fā)明方法生產(chǎn)的石膏材料斷面影像；圖5為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例旨在進一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。實施例1 堆存的濕氟石膏經(jīng)40°C預(yù)烘干(去除15-18%左右的游離水以滿足濕氟石膏初破要求)，稱取94. 5 %的氟石膏粉，改性劑5. 5 % (高嶺土 +氧化鋁+水玻璃78 %， 硫酸鋁+硫酸鋅9%，氧化鈣+氯化鈣13% )備用，首先將94.5%的氟石膏粉，4%的改性劑在攪拌機進行充分混合后，控制溫度在120°C下焙燒2h，自然冷卻，再加入剩余的1. 5% 的改性劑，充分攪拌混和均勻并細磨至0. 147mm以下，即得改性建筑氟石膏粉材料。所得改性氟石膏材料初凝時間4min，終凝時間8. 5min，24h后測定的抗折強度2. 56MPa，抗壓強度 10. 12MPa。完全滿足《建筑石膏(GB/T9776-2008)》建筑石膏粉要求。實施例2 堆存的濕氟石膏經(jīng)40°C預(yù)烘干，稱取95%的氟石膏粉，改性劑5% (高嶺土 +氧化鋁+水玻璃78%，硫酸鋁+硫酸鉀9%，氧化鈣+氯化鈣13% )備用，首先將 95%的氟石膏粉，3%的改性劑在攪拌機進行充分混合后，控制溫度在120°C下焙燒2h，自然冷卻，再加入剩余的2%改性劑，充分攪拌混和均勻并細磨至0. 147mm以下，即得改性建筑氟石膏粉材料。所得改性氟石膏材料初凝時間3. 5min,終凝時間5min，24h后測定的抗折強度1. 90MPa，抗壓強度3. 78MPa。滿足《建筑石膏(GB/T9776-2008)》建筑石膏粉要求。實施例3 堆存的濕氟石膏經(jīng)40°C預(yù)烘干，稱取97%的氟石膏粉，改性劑3% (高嶺土 +水玻璃+氟硅酸鈉78%，硫酸鋁+硫酸鋁鉀9%，氫氧化鈣+氯化鈣13% )備用， 首先將97%的氟石膏粉，2%的改性劑在攪拌機進行充分混合后，控制溫度在120°C下焙燒 2h，自然冷卻，再加入上述改性劑1%，充分攪拌混和均勻并細磨至0. 147mm以下，即得改性建筑氟石膏粉材料。所得改性氟石膏材料初凝時間3min，終凝時間6. 5min, 24h后測定的抗折強度1. 90MPa，抗壓強度7. 25MPa。滿足《建筑石膏(GB/T9776-2008)》建筑石膏粉要求。
權(quán)利要求
1.一種利用濕氟石膏改性生產(chǎn)建筑石膏粉的方法，其特征在于，包括以下步驟1)濕氟石膏經(jīng)自然風(fēng)干或烘干去除15-18%的游離水，經(jīng)初步破碎，在濕氟石膏中加入改性劑混和；2)將加入了改性劑的濕氟石膏進行低溫焙燒；3)將焙燒后的粉體再次加入改性劑進行充分混和、細磨，即得改性建筑石膏粉材料；所述濕氟石膏質(zhì)量百分比92-98%、兩次加入的改性劑總質(zhì)量百分比為2-8% ；前后兩次加入的改性劑用量依次為改性劑總用量的65-85%和15-35% ；所述改性劑為硅鋁酸鹽、 硫酸鹽和含鈣化合物的混和物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用濕氟石膏改性生產(chǎn)建筑石膏粉的方法，其特征在于，步驟1)所述的初步破碎程度為粒徑不大于2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用濕氟石膏改性生產(chǎn)建筑石膏粉的方法，其特征在于，所述的硅鋁酸鹽為高嶺土、氧化鋁、水玻璃、氟硅酸鈉中的一種或幾種，所述硫酸鹽為硫酸鋁、 硫酸鋁鉀、硫酸鉀、硫酸鋅中的一種或幾種，所述含鈣化合物為氧化鈣、氫氧化鈣、氯化鈣中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的利用濕氟石膏改性生產(chǎn)建筑石膏粉的方法，其特征在于，所述改性劑中各成分的質(zhì)量比例為硅鋁酸鹽硫酸鹽含鈣化合物= 1-5 0.1-1 0.1-2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用濕氟石膏改性生產(chǎn)建筑石膏粉的方法，其特征在于，步驟2)所述的焙燒溫度為80-180°C，焙燒時間l_3h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的利用濕氟石膏改性生產(chǎn)建筑石膏粉的方法，其特征在于， 步驟2)所述的焙燒溫度為100-150°C，焙燒時間為2h。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用濕氟石膏改性生產(chǎn)建筑石膏粉的方法，其特征在于，步驟2)所述的焙燒時采用的窯爐為回轉(zhuǎn)窯、流化床或沸騰爐。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用濕氟石膏改性生產(chǎn)建筑石膏粉的方法，其特征在于，步驟3)所述的細磨是將焙燒過的粉體和改性劑一起細磨至粒徑不大于0. 147mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用濕氟石膏改性生產(chǎn)建筑石膏粉的方法。具體步驟如下濕氟石膏經(jīng)自然風(fēng)干或烘干去除部分游離水后，初步破碎至2mm以下，在濕氟石膏中加入一部分由硅鋁酸鹽、硫酸鹽、含鈣化合物混和組成的改性劑，在低溫80-180℃焙燒1-3h，然后再與剩下的一部分改性劑進行充分混和、細磨，細磨后粉體粒徑不大于0.147mm，即得符合《建筑石膏GB/T9776-2008》要求的改性建筑石膏粉材料。其中，濕氟石膏質(zhì)量百分比為92-98％、改性劑總量為2-8％；前后兩次加入的改性劑用量依次為改性劑總用量的65-85％和15-35％。本發(fā)明的技術(shù)特點是工藝流程短，改性劑分兩步添加，焙燒溫度低，成本低廉，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
文檔編號C04B11/26GK102173620SQ20111002657
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者周康根, 張康, 肖細元, 郭朝暉 申請人:中南大學(xué)