本發(fā)明提供了一種利用造紙工業(yè)的白泥一步法生成高強(qiáng)石膏的制備方法，屬于化工生產(chǎn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

以木材為制漿原料的制漿造紙廠，所產(chǎn)生的白泥基本上都經(jīng)煅燒后循環(huán)使用。而非木材纖維的制漿造紙廠的白泥，除少數(shù)企業(yè)對(duì)堿回收白泥進(jìn)行綜合利用外，大多數(shù)企業(yè)只是擇地填埋或堆放。隨著我國(guó)制漿造紙企業(yè)新建的堿回收系統(tǒng)數(shù)量增多、規(guī)模擴(kuò)大，產(chǎn)生的白泥正成比例大幅度增加并積累，如何實(shí)現(xiàn)造紙白泥的綜合利用是亟須解決的問題。

造紙白泥的主要成分為CaCO₃，還包含一定量的CaSO₄、CaCl₂、Mg(OH)₂和SiO₂，其中鈣鹽的含量占50％～85％，是很好的制造高強(qiáng)石膏的鈣質(zhì)原料。高強(qiáng)石膏(α-HH)相對(duì)于普通建筑石膏(β-HH)具有水化速度慢、標(biāo)準(zhǔn)需水量低、水化熱小、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)致密等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)α-HH的利用已有很長(zhǎng)久歷史，目前對(duì)α-HH應(yīng)用的不斷的擴(kuò)展，涵蓋：輕工業(yè)、建筑建材、食品行業(yè)、醫(yī)學(xué)應(yīng)用等領(lǐng)域。白泥中的鈣質(zhì)原料用硫酸酸化后可以得到大量的二水硫酸鈣，將其作為常壓水熱合成高強(qiáng)石膏的原料，可以大幅提高白泥的工業(yè)附加值，實(shí)現(xiàn)造紙白泥的高效利用。此外，白泥中的Na⁺、Mg²⁺等可以用作常壓水熱反應(yīng)體系的活度劑，降低了白泥用于其他用途時(shí)提純雜質(zhì)的成本。

專利CN103482892A提出了一種利用天然石膏合成高強(qiáng)石膏的制備方法，其特征在于：將二水石膏品位≥96％的天然石膏礦石經(jīng)過清洗、晾干、粉碎等預(yù)處理措施后，于蒸壓釜中進(jìn)行熱蒸壓，將蒸壓產(chǎn)物烘干并粉磨即可制得α型高強(qiáng)石膏粉。此方法簡(jiǎn)單易行，操作方便，制得的α型高強(qiáng)石膏粉強(qiáng)度高，水化速度快。該專利所述利用天然石膏制備α高強(qiáng)石膏的熱壓法，蒸壓釜內(nèi)壓力為0.2～0.25MPa，熱壓溫度為130℃～138℃，蒸壓時(shí)間為10～11h。這種熱壓法在實(shí)際生產(chǎn)過程中雖然操作簡(jiǎn)單，但制備過程對(duì)反應(yīng)釜的耐高壓，耐高溫的性能要求高，實(shí)際的設(shè)備成本高，長(zhǎng)期連續(xù)生產(chǎn)很容易造成反應(yīng)釜的疲勞損壞，損壞后設(shè)備的維護(hù)成本也較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的處理白泥的方法無法實(shí)現(xiàn)對(duì)白泥的充分利用的現(xiàn)狀，提出了一種利用白泥一步法合成高強(qiáng)石膏的方法，利用該方法可以不需對(duì)白泥進(jìn)行提純等處理，直接將其作為常壓水熱法制備高強(qiáng)石膏的原料，制造品質(zhì)良好可進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的高強(qiáng)石膏。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種利用造紙白泥生產(chǎn)高強(qiáng)石膏的方法，包括有以下步驟：

1)取一定質(zhì)量的造紙白泥低溫烘干至恒重，置于反應(yīng)容器中，加入一定濃度的稀硫酸直至溶液中無氣泡產(chǎn)生；繼續(xù)向溶液中加入微過量的稀硫酸至溶液pH<4；

2)取一定質(zhì)量的活度劑加入到上述反應(yīng)體系中，使新加的離子與造紙白泥中的雜質(zhì)Na⁺、Mg²⁺離子共同構(gòu)成常壓水熱反應(yīng)的活度劑環(huán)境；

3)向所得溶液中加入一定量的媒晶劑，攪拌并加熱反應(yīng)溶液至一定溫度，恒溫反應(yīng)一段時(shí)間即得含高強(qiáng)石膏的溶液；

4)真空沸水過濾反應(yīng)體系中的混合溶液，得到濾餅并用乙醇固定，真空干燥箱干燥至恒重，得到高強(qiáng)石膏固體。

按上述方案，步驟1)中加入的稀硫酸的濃度為1～3mol/L。

按上述方案，步驟2)中加入的活度劑為NaCl、FeCl₃、MgCl₂和NH₄Cl中的一種或多種的混合。

按上述方案，步驟2)中活度劑的質(zhì)量為造紙白泥質(zhì)量的5％～15％。

按上述方案，步驟3)中媒晶劑為十二烷基磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉、檸檬酸、檸檬酸和十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種的混合。

按上述方案，步驟3)中媒晶劑的用量為造紙白泥質(zhì)量的0.05％～0.40％。

按上述方案，步驟3)中反應(yīng)溫度為95～105℃；反應(yīng)時(shí)間為1h～12h。

本發(fā)明步驟1)中，分兩步對(duì)造紙白泥的水溶液中加入稀硫酸，其一是為了中和造紙白泥中的CaCO₃，并轉(zhuǎn)化為CaSO₄·2H₂O；其二，一定量的稀硫酸的加入可以調(diào)節(jié)混合體系中的pH值與SO₄^2-，使混合體系溶液中的H⁺、SO₄^2-能夠達(dá)到常壓水熱反應(yīng)的離子濃度條件；步驟2)中，向混合體系中加入適量活度劑是為了與造紙白泥中本身含有的MgCl₂、NaCl配合共同作為常壓水熱反應(yīng)所需的活度劑離子，進(jìn)一步為反應(yīng)提供良好的活度劑環(huán)境；步驟3)與步驟4)是常壓水熱反應(yīng)制備高強(qiáng)石膏固體的基本步驟；步驟4)中，過濾得到的濾液中主要成分為Na₂SO₄、MgSO₄等可以循環(huán)使用作為常壓水熱反應(yīng)溶液，降低了生產(chǎn)成本，不導(dǎo)致過濾水的浪費(fèi)與環(huán)境污染。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用的一步法制備高強(qiáng)石膏的方法，工藝簡(jiǎn)單易行。將工業(yè)廢棄物造紙白泥作為反應(yīng)原料，不需要對(duì)原料進(jìn)行任何處理，相比于現(xiàn)有的加壓蒸汽法與常壓水熱法生產(chǎn)高強(qiáng)石膏具有明顯的工藝成本低，經(jīng)濟(jì)效益高的優(yōu)勢(shì)，且反應(yīng)所得廢液可循環(huán)利用；本發(fā)明的原料來自于造紙白泥，不需要對(duì)造紙白泥進(jìn)行任何提純或除雜處理，造紙白泥中的主要成分碳酸鈣作為制備二水硫酸鈣的原料，雜質(zhì)離子Na⁺、Mg²⁺可以作為常壓水熱反應(yīng)的活度劑，SiO₂等雜質(zhì)也并不會(huì)對(duì)制備高強(qiáng)石膏的反應(yīng)產(chǎn)生不利影響，實(shí)現(xiàn)了對(duì)造紙白泥的充分、高經(jīng)濟(jì)效益的利用；利用本發(fā)明所述方法制備的高強(qiáng)石膏晶體的絕干抗壓強(qiáng)度可達(dá)到30MPa以上，可廣泛用于建筑、裝飾等領(lǐng)域。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例的方式，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。

實(shí)施例1

步驟一、取低溫烘干至恒重白泥質(zhì)量100g于反應(yīng)容器中，向容器中加入濃度為2mol/L的稀硫酸，邊加邊攪拌，直至溶液中無氣泡產(chǎn)生；繼續(xù)向溶液中加入微量稀硫酸，使硫酸微過量至溶液pH<4。

步驟二、取10gNaCl加入到反應(yīng)體系中，攪拌使NaCl完全溶解于混合溶液。

步驟三、向溶液中加入0.20g木質(zhì)素磺酸鈉，攪拌并加熱反應(yīng)溶液至95℃溫度，恒溫反應(yīng)6h。

步驟四、真空沸水過濾混合反應(yīng)液3次，得到濾餅并用乙醇固定，60℃真空干燥箱干燥4h，得到高強(qiáng)石膏固體，按照《中華人民共和國(guó)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T2038-2010》測(cè)試α高強(qiáng)石膏的標(biāo)稠用水量為38％，絕干抗壓強(qiáng)度為32MPa。

實(shí)施例2～6

利用造紙白泥生產(chǎn)高強(qiáng)石膏的制備方法具體步驟同實(shí)施例1，改變工藝參數(shù)重復(fù)實(shí)施例1中的方法得到的高強(qiáng)石膏的性能指標(biāo)列表如下：

表1.實(shí)施例2～6中的工藝參數(shù)及所得高強(qiáng)石膏的性能