一种硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法

技术领域

本发明涉及一种硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法。

背景技术

以TiO

现阶段钛白粉企业生产工艺有两种，分别是硫酸法与氯化法。硫酸法的主要优点是对原料的品位要求较低(目前原料钛铁矿中TiO

钛石膏含有大量金属氧化物杂质，资源化利用率极低，大量堆存的钛石膏不仅占用土地，还给生态环境带来了严重危害。目前，多将钛石膏用于水泥缓凝剂或制备复合胶凝材料。发明专利CN101113083公开了一种改性预处理钛石膏的方法，主要以钛石膏为原料，添加了其他工业废渣经处理后可替代天然石膏作为水泥缓凝剂。发明专利CN111517686公开了一种水泥用钛石膏的高效制备方法，将钛石膏料浆与酸溶液在一定温度和时间下搅拌处理，得到的水泥用钛石膏SO

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，CaSO

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H

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CaSO

6H

2H

6H

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/T 9776-2008)中3.0等级技术要求。

具体实施方式

本发明使用的钛石膏取自江苏镇钛化工有限公司。生石灰：主要成分为CaO，天津市致远化学试剂有限公司生产的分析纯试剂。元明粉：主要成分为Na

实施例1

基于钛石膏制备高纯钛石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径为0.315～0.63mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为1.4的酸性废水，粉体A与酸性废水的混合固液比为1g：20mL，控制反应温度与时间分别为55℃与90min，在容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的高纯钛石膏。

高纯钛石膏的除铁率与二水硫酸钙含量如下表所示：

实施例2

基于钛石膏制备高纯钛石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径为0.2～0.315mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为1.4的酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：25mL，控制反应温度与时间分别为25℃与60min，在容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的高纯钛石膏。

高纯钛石膏的除铁率与二水硫酸钙含量如下表所示：

实施例3

基于钛石膏制备高纯钛石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径为0.08～0.2mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为0.7的酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：20mL，控制反应温度与时间分别为70℃与60min，在容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的高纯钛石膏。

高纯钛石膏的除铁率与二水硫酸钙含量如下表所示：

实施例4

本发明基于钛石膏制备建筑石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径不大于0.08mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为0.7的酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：25mL，控制反应温度与时间分别为40℃与90min，在合适的容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的高纯钛石膏；

高纯钛石膏的除铁率与二水硫酸钙含量如下表所示：

(4)将高纯钛石膏在温度为240℃下煅烧2.5h，取出后在室内环境下陈化1d；随后往高纯钛石膏中掺入高纯钛石膏质量2％的生石灰，得到建筑石膏。

实施例5

本发明基于钛石膏制备建筑石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径不大于0.08mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为0.7的酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：25mL，控制反应温度与时间分别为40℃与90min，在容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的高纯钛石膏；

(4)将高纯钛石膏在温度为240℃下煅烧2.5h，取出后在室内环境下陈化1d；随后往高纯钛石膏中掺入高纯钛石膏质量0.5％的元明粉，得到建筑石膏。

实施例6

本发明基于钛石膏制备建筑石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径不大于0.08mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为0.7的酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：25mL，控制反应温度与时间分别为40℃与90min，在容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的高纯钛石膏；

(4)将高纯钛石膏在温度为240℃下煅烧2.5h，取出后在室内环境下陈化1d；随后往高纯钛石膏中掺入高纯钛石膏质量3％的萘系减水剂，得到建筑石膏。

实施例7

本发明基于钛石膏制备建筑石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径不大于0.08mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为0.7的酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：25mL，控制反应温度与时间分别为40℃与90min，在容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的高纯钛石膏；

(4)将高纯钛石膏在温度为240℃下煅烧2.5h，取出后在室内环境下陈化1d；随后往高纯钛石膏中掺入高纯钛石膏质量2％的聚羧酸减水剂，制备得到建筑石膏。

实施例8

本发明基于钛石膏制备建筑石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径不大于0.08mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为0.7的酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：25mL，控制反应温度与时间分别为40℃与90min，在容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的高纯钛石膏；

(4)将高纯钛石膏在温度为240℃下煅烧2.5h，取出后在室内环境下陈化1d；随后往高纯钛石膏中掺入高纯钛石膏质量2％的生石灰、高纯钛石膏质量0.5％的元明粉和高纯钛石膏质量2％的聚羧酸减水剂，得到建筑石膏。

对比例1

基于钛石膏制备建筑石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径不大于0.08mm的粉体A；

(2)将粉体A在温度为200℃下煅烧2.5h，取出后在室内环境下陈化4d，得到建筑石膏。

对比例2

基于钛石膏制备建筑石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径不大于0.08mm的粉体A；

(2)将粉体A在温度为240℃下煅烧2.5h，取出后在室内环境下陈化4d，得到建筑石膏。

对比例3

基于钛石膏制备建筑石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径不大于0.08mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为0.7的酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：25mL，控制反应温度与时间分别为40℃与90min，在容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的高纯钛石膏；

(4)将高纯钛石膏在温度为240℃下煅烧2.5h，取出后在室内环境下陈化1d，得到建筑石膏。

对比例4

基于钛石膏制备建筑石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径不小于1.5mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为0.7的酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：25mL，控制反应温度与时间分别为40℃与90min，在容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的钛石膏；

(4)将钛石膏在温度为240℃下煅烧2.5h，取出后在室内环境下陈化1d；随后往钛石膏中掺入钛石膏质量2％的生石灰、钛石膏质量0.5％的元明粉和钛石膏质量2％的聚羧酸减水剂，得到建筑石膏。

对比例5

基于钛石膏制备建筑石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径不大于0.08mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为5的酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：25mL，控制反应温度与时间分别为40℃与90min，在容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的钛石膏；

(4)将钛石膏在温度为240℃下煅烧2.5h，取出后在室内环境下陈化1d；随后往钛石膏中掺入钛石膏质量2％的生石灰、钛石膏质量0.5％的元明粉和钛石膏质量2％的聚羧酸减水剂，得到建筑石膏。

对比例6

基于钛石膏制备建筑石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径不大于0.08mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为0.7的酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：35mL，控制反应温度与时间分别为40℃与90min，在容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的钛石膏；

(4)将钛石膏在温度为240℃下煅烧2.5h，取出后在室内环境下陈化1d；随后往钛石膏中掺入钛石膏质量2％的生石灰、钛石膏质量0.5％的元明粉和钛石膏质量2％的聚羧酸减水剂，得到建筑石膏。

对比例7

基于钛石膏制备建筑石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径不大于0.08mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为0.7的酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：25mL，控制反应温度与时间分别为90℃与100min，在容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的钛石膏；

(4)将钛石膏在温度为240℃下煅烧2.5h，取出后在室内环境下陈化1d；随后往钛石膏中掺入钛石膏质量2％的生石灰、钛石膏质量0.5％的元明粉和钛石膏质量2％的聚羧酸减水剂，得到建筑石膏。

对比例8

基于钛石膏制备建筑石膏的方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛石膏进行球磨处理，经筛分后得到粒径不大于0.08mm的粉体A；

(2)向粉体A中加入pH值为0.7的酸性废水，粉体A与酸性废水的固液比为1g：25mL，控制反应温度与时间分别为40℃与90min，在容器中进行转速为500rpm的酸洗反应，经固液分离后，得到滤饼A；

(3)将滤饼A在50℃的环境下干燥，后经球磨与筛分处理，得到粒径不大于0.2mm的高纯钛石膏；

(4)将高纯钛石膏在温度为240℃下煅烧2.5h，取出后在室内环境下陈化1d；随后往高纯钛石膏中掺入高纯钛石膏质量6％的生石灰、高纯钛石膏质量2％的元明粉和高纯钛石膏质量5％的聚羧酸减水剂，得到建筑石膏。

实施例4～8及对比例1～8制得的建筑石膏力学性能如表1所示。

表1