[發明專利]一種低成本制備α型半水石膏的方法及所制備的α型半水石膏及石膏砌塊

有效

• 申請號: 201310429900.3
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103508689A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 馬保國;李玉博;盧斯文;郅真真;蘇英;蹇守衛
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B11/26
• 分類號: C04B11/26
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種石膏建筑材料，更具體地，涉及一種低成本制備α型半水石膏的方法及所制備的α型半水石膏及石膏砌塊。

背景技術

磷石膏是濕法生產磷酸過程中排出的以硫酸鈣為主要成分的固體廢棄物，常以二水硫酸鈣的形式存在，每生產1噸P2O5約排放4.5－5.5噸磷石膏。據統計，2011年我國磷石膏的排放量接近7千萬噸，累計堆放量已經超過3億噸，而利用率不到20%。固體廢棄物不僅占用大量的土地、浪費資源，而且對周圍的空氣、土壤、植被和水系造成了嚴重的污染。

一些發達國家以廢棄磷石膏為主要原料生產建筑用石膏砌塊，方法主要有兩種，一種是磷石膏先進行炒制，然后再按一定的比例加入砂或鋼渣等工業廢料壓制成型；另一種是將磷石膏與水泥、砂等混合后模壓成型。采用這兩種技術制作的石膏砌塊，以β型半水石膏為膠凝材料，由于雜質組分的存在，石膏砌塊的力學性能不佳，抗壓強度都比較低，一般僅達4.5－7.5MPa，很難適應現代建筑對石膏砌塊材料的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種低成本制備α型半水石膏的方法及所制備的α型半水石膏及石膏制品，工藝簡單，所制備的α型半水石膏充分利用工業廢棄物，緩解環境壓力，成本低廉，可用于制備石膏制品如石膏砌塊、自流平石膏材料等，由此α型半水石膏制備的石膏砌塊凝固時間適宜，抗壓強度高。

解決本發明技術問題所采用的技術方案是該低成本制備α型半水石膏的方法，包括以下步驟：

（1）磷石膏的預處理：將改性劑按比例加入磷石膏中，經攪拌、洗滌、脫水得到磷石膏漿體；

（2）廢鹽酸溶液的預處理：將無機絮凝劑加入到濃度≥20wt%的廢鹽酸溶液中，攪拌均勻，控制廢鹽酸溶液中鐵、鎂摩爾濃度不大于0.005mol/L，處理后得到純化的鹽酸溶液；

（3）電石泥的預處理：將堿性水溶液加入電石泥中，經洗滌、脫水得到電石泥漿體；

（4）活度劑的制備：將步驟（3）所得電石泥漿體加入步驟（2）所得純化的鹽酸溶液中，電石泥漿體與純化的鹽酸溶液質量比為1：4.0－6.0，混合均勻后經過濾、濃縮濾液制備濃度為30－45wt%的活度劑溶液；

（5）常壓水熱法制備α型半水石膏：將步驟（1）所得磷石膏漿體加入步驟（4）所得活度劑溶液中，磷石膏漿體與活度劑溶液質量比為1：1－5，在常壓水熱條件下，還向活度劑溶液中添加轉晶劑，控制反應溫度和反應時間及溶液pH值，得到α型半水石膏。用本發明所述方法制備得到的是純度≥85%的α型半水石膏。

本發明所用電石泥是電石水解獲取乙炔氣后的固體廢棄物，主要成分為氫氧化鈣（純度80－90wt%），每年排放量達數千萬噸。而廢鹽酸是化工行業常見的副產品，來源廣泛，這些廢棄物處理不當或任意排放會對環境造成嚴重的污染。因此，利用廢鹽酸、電石泥、磷石膏制備α型半水石膏同時回收了三種工業廢棄物，節省了有限的礦產資源。

優選的是，步驟（1）所述改性劑為檸檬酸溶液或石灰，改性劑用量為磷石膏中硫酸鈣質量的0.1－1.0%，所述磷石膏漿體中可溶磷含量≤0.6wt%、可溶氟含量≤0.5wt%，且有機物含量≤0.4wt%。

優選的是，步驟（2）所述無機絮凝劑為氯化鋁，加入量為廢鹽酸溶液質量的0.05－0.3%。

優選的是，步驟（3）所述堿性水溶液為濃度為30－40wt%的碳酸鈉溶液，加入量為電石泥質量的0.05－0.15%，所述電石泥漿體中可溶磷含量≤0.6wt%，有機物含量≤0.3wt%。

將步驟（3）所得電石泥漿體加入步驟（2）所得純化的鹽酸溶液中，混合均勻后經過濾、濃縮濾液制備濃度為30－45wt%的活度劑溶液，活度劑溶液中有效成分是CaCl2。

優選的是，步驟（5）所述轉晶劑為乙二胺四乙酸（EDTA）；轉晶劑加入量為步驟（1）所得磷石膏漿體的0.1－0.2wt%；所述反應溫度為75－90℃，反應時間為2.5－4.5h，pH值為2－5。

本發明還提供上述方法所制備的α型半水石膏。α型半水石膏具有較高的密實度和機械強度，因而用途十分廣泛。