專利名稱：一種鈦白粉廠硫酸法工藝產(chǎn)出紅石膏資源化利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅石膏資源化利用的方法，特別涉及以鈦白粉廠硫酸法工藝產(chǎn)出的紅石膏為原料，結(jié)合氯氧鎂水泥改性制備墻體材料，從而實現(xiàn)紅石膏資源化利用的方法。
背景技術(shù)：
硫酸法鈦白生產(chǎn)工藝是鈦白粉的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，因在工藝過程中產(chǎn)生大量廢酸和酸性廢水，需要采用石灰石、生石灰或電石渣加以中和，而產(chǎn)生了大量鈦石膏，因該石膏中富含鐵而呈紅色，故而又叫紅石膏。近年來隨著我國鈦白產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，紅石膏年產(chǎn)量越來越大(我國目前每年產(chǎn)生數(shù)百萬噸)，因其含水量大，雜質(zhì)含量大，除了少量得以應用外，絕大部分堆存渣場，既占用大量土地，又對周圍環(huán)境造成威脅！因此，紅石膏的資源化利用既可實現(xiàn)變廢為寶，又可消除環(huán)境隱患，具有極大的社會和環(huán)境效益。目前，紅石膏的應用主要包括替代水泥調(diào)凝劑、墻體材料和路基材料等，但實際用量還太少，尚未達到大規(guī)模資源化利用的目的。紅石膏制品因存在強度低，耐水性差的缺點而使其應用受到極大限制。氯氧鎂水泥是瑞典學者索瑞爾于1867年發(fā)明的，是由輕燒MgO、MgClJPH2O三者按照一定配比調(diào)和而成的氣硬性膠凝材料。氯氧鎂水泥具有諸多優(yōu)點(1)凝結(jié)硬化快，一般Ih左右即可凝結(jié)；(2)較強的抗壓、抗折強度(3)較好的耐磨性，是普通硅酸鹽水泥的3倍；(4)粘結(jié)性好，對除了金屬材料外的其它材料都有很好的粘結(jié)性；(5)突出的阻燃性，MgO與MgCl2都是不可燃的；(6)較好的隔熱性。(7)耐高溫、低溫(一 30°C 300°C)，在各種無機膠凝材料中，只有氯氧鎂水泥同時具備既耐高溫、又耐低溫的特性。(8)輕質(zhì)低密度，密度一般只有普通硅酸鹽水泥的70%。然而,氯氧鎂水泥也存在較顯著缺點
(I)在潮濕環(huán)境下易吸潮返鹵；(2)配比不當或原料中活性氧化鎂過高會造成反應過快，放熱集中，導致產(chǎn)品翹曲變形；(3)硬化體漲裂，表現(xiàn)為放熱量大，凝結(jié)過快，早期強度發(fā)展快而后期強度低，遇水后漲裂為碎塊體；(4)泛霜起白，制品表面出現(xiàn)白斑、或者針尖大小的微小白點，且持續(xù)時間較長。因此，目前通用做法是通過添加各種添加劑對其進行改性，包括富含鐵、鋁等的各種礦渣，紅石膏的主要成分是二水硫酸鈣，粘度較大，同時含有其它一些雜質(zhì)，如鐵、鋁和硅等，這些均能作為添加劑起到改善氯氧鎂水泥性能的作用，同時氯氧鎂水泥的高強度特性可大幅提高石膏墻體材料的強度。針對鈦白粉廠紅石膏的資源化難題，本發(fā)明利用氯氧鎂的膠凝和高強度特性，實現(xiàn)紅石膏的資源化利用，制得合格墻體材料，消除紅石膏的環(huán)境隱患，變廢為寶，為實現(xiàn)鈦白粉廠的綠色清潔生產(chǎn)新工藝提供堅實的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及紅石膏資源化利用的方法，特別涉及以鈦白粉廠硫酸法工藝產(chǎn)出的紅石膏為原料制備墻體材料，從而實現(xiàn)紅石膏資源化的方法。本發(fā)明的紅石膏資源化的方法，是指鈦白粉廠硫酸法生產(chǎn)鈦白粉過程中，采用含鈣原料對廢酸和酸性廢水進行中和時所產(chǎn)生的紅石膏為原料，以氯氧鎂水泥作為膠凝劑和增強劑，結(jié)合紅石膏含水量大，雜質(zhì)含量高的特點，合理調(diào)配各原料配比，在反應過程中利用所含雜質(zhì)鐵、鋁等參與氯氧鎂水泥形成的化學反應；通過改善氯氧鎂水泥的結(jié)構(gòu)和性能，利用氯氧鎂的膠凝和高強度特性，實現(xiàn)紅石膏的資源化利用，整個過程將反應與改性有機耦合，沒有廢棄物排放，工藝條件溫和，設備要求不高，工藝與設備流程簡單易行；既可降低生產(chǎn)成本，又可實現(xiàn)紅石膏的資源化利用。本發(fā)明方法包括配料、反應、建模振實、固化成型、脫模養(yǎng)護，及制品修飾等主要步驟a.首先，將六水氯化鎂加水配制成質(zhì)量濃度為25 35%(加水量要考慮到紅石膏將帶入的水量)的溶液，靜置澄清一定時間；b.其次，取一定量步驟a配制溶液的澄清液，置于一個配備有攪拌裝置的反應容器中，加入一定量的紅石膏，攪拌均勻； C.取破碎磨細后的一定量輕燒粉(150 200目)，加入b步驟反應器中(使反應體系中氧化鎂、氯化鎂與水之間的摩爾比在5 8 1 :15^18之間)，攪拌反應一定時間；d.將c步驟所得物料置于模具中，在振實臺上振動，使物料充滿模具；將建模物料置于恒溫恒濕箱中，在20 30°C固化成型，一定時間后脫模，繼續(xù)控溫保濕(相對濕度60% 70%)養(yǎng)護3 5天，再經(jīng)28天干空養(yǎng)護后，使制品達到較佳性能；e.成型制品的打磨、修平，裁邊整形等。氯氧鎂體系的主要化學反應可以通過以下方程式加以表達MgCHH2O — Mg (OH) 2(I)5Mg(OH)2+MgCl2+13H20 — 5Mg(OH)2 MgCl2 8H20 (2)3Mg(OH)2+MgCl2+13H20 — 3Mg(OH)2 MgCl2 8H20 (3)5Mg0+Mg2.+2Cr+13H20 — 5Mg(OH)2 MgCl2 8H20 (4)3Mg0+Mg2++2Cr+l IH2O — 3Mg (OH) 2 MgCl2 8H20 (5)3Mg2++Cr+50r+4H20 — 5Mg (OH) 2 MgCl2 8H20 (6 )2Mg2++Cr+30r+4H20 — 3Mg (OH) 2 MgCl2 8H20 (7 )3Fe2++Cr6+— 3Fe3++Cr3+(8)本發(fā)明依據(jù)氯氧鎂水泥形成機理，與紅石膏的資源化利用有機結(jié)合。反應在帶攪拌的裝置中進行。首先，將紅石膏、菱鎂輕燒粉與氯化鎂溶液等加入反應裝置內(nèi)，開動攪拌，使其充分反應；其次，將物料轉(zhuǎn)入特定模具，固化成型，一定時間后拆掉模具，進行后期養(yǎng)護，使制品性能進一步提升。實驗證明該方法能獲得性能較好的石膏墻體材料制品，實現(xiàn)紅石膏的資源化利用且原料利用率高；整個過程因沒有強酸、強堿的參與，對設備材質(zhì)要求較低，操作簡便易行。本發(fā)明為鈦白粉廠硫酸法傳統(tǒng)工藝產(chǎn)出紅石膏的資源化利用提供了新方法。以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的說明。


圖I.本發(fā)明的鈦白粉廠硫酸法工藝產(chǎn)出紅石膏的資源化利用方法的工藝流程示意圖。圖2.本發(fā)明的方法之紅石膏資源化利用制備墻體材料所用主反應裝置的示意圖。附圖標記I.反應器 2.電動攪拌機 3.攪拌槳4.計量泵 5.液體進料閥 6.固體進料閥7.測溫計 8.出料閥9.成型模具10.振實臺 11.恒溫恒濕箱附圖結(jié)構(gòu)圖2為紅石膏制備墻體材料所用主反應裝置示意圖主要部件反應器1(配有電動攪拌)；電動攪拌機2 (轉(zhuǎn)速可調(diào)，控制反應器內(nèi)物料攪拌);攪拌槳3 (攪拌物料以使反應充分進行)；計量泵4 (將液體物料泵入反應器)；液體進料閥5 (控制液相物料加入)；固體進料閥6 (控制固相物料加入)；測溫計7 (測量體系溫度)；出料閥8 (控制物料導出反應器)；成型1旲具9 (制品固化成型)；振實臺10 (振實物料)和恒溫恒濕箱11。
具體實施例方式以湖北潛江方圓鈦白廠提供的硫酸法工藝產(chǎn)出紅石膏作為一種原料，其化學組成如表I所示。表I、湖北潛江方圓鈦白廠硫酸法工藝產(chǎn)出紅石膏的主要元素化學組成
權(quán)利要求
1.一種鈦白粉廠硫酸法工藝產(chǎn)出紅石膏資源化利用的方法，其特征在于利用鈦白粉廠硫酸法工藝產(chǎn)出紅石膏作為原料，結(jié)合氯氧鎂水泥改性，制備墻體材料；利用氯氧鎂水泥的膠凝和高強度特性，添加紅石膏改性，實現(xiàn)紅石膏的資源化利用，消除環(huán)境隱患；紅石膏添加到氯氧鎂水泥制備時可提高制品的密實度，進而增加制品的耐磨性和強度；獲得較好的抗水性效果。
2.按照權(quán)利要求I所述的一種鈦白粉廠硫酸法工藝產(chǎn)出紅石膏資源化利用的方法，其特征在于所述紅石膏是指利用硫酸法工藝生產(chǎn)鈦白粉過程所產(chǎn)生的廢渣，其主要成分是二水硫酸H且鐵、招、娃等雜質(zhì)含量較聞。
3.按照權(quán)利要求I所述的一種鈦白粉廠硫酸法工藝產(chǎn)出紅石膏資源化利用的方法，其特征是沒有強酸、強堿的加入，常溫常壓，對設備材質(zhì)的要求不高，紅石膏中各有價元素均得到利用，原料利用率高。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鈦白粉廠硫酸法工藝產(chǎn)出紅石膏資源化利用的方法，其特征在于利用鈦白粉廠硫酸法工藝產(chǎn)出紅石膏作為原料，結(jié)合氯氧鎂水泥改性，制備墻體材料；利用氯氧鎂水泥的膠凝和高強度特性，添加紅石膏改性，實現(xiàn)紅石膏的資源化利用，消除環(huán)境隱患；紅石膏主要成分是二水硫酸鈣，此外，其鐵、鋁，硅等雜質(zhì)的含量較高，添加到氯氧鎂水泥制備時可提高制品的密實度，進而增加制品的耐磨性和強度；獲得較好的抗水性效果；利用鈦白粉廠硫酸法工藝產(chǎn)出紅石膏制備墻體材料，沒有強酸強堿介入，常溫常壓，對設備材質(zhì)要求不高，原料利用率高，工藝流程簡單，是一項新的紅石膏資源化利用的方法。
文檔編號C04B28/32GK102701706SQ20121015315
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者張金平, 楊剛, 王云山 申請人:中國科學院過程工程研究所