[發明專利]用工業廢棄物二水鈦石膏制備高強α-半水鈦石膏的方法

有效

• 申請號: 201410138164.0
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN103964716A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 任小明;趙輝;蔣濤;張剛申;張群朝;周威;董兵海;郝同輝;金純;莫甲新;江莉莉;黃正剛
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: C04B11/26
• 分類號: C04B11/26
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 朱盛華

技術領域

本發明屬于陶瓷制備技術領域，具體涉及一種用工業廢棄物二水鈦石膏制備高強α-半水鈦石膏的方法。

背景技術

鈦石膏是生產鈦白粉過程中為處理酸性廢水而摻加石灰等通過反應生成的以二水鈦石膏為主要成分的廢渣。近幾年，隨著我國經濟的高速發展，工業鈦石膏排放量增長迅猛，已達到1000萬噸/年，由此產生的鈦石膏廢渣的堆積量也居世界第一。盡管國內在消除鈦石膏污染方面投入了大量的人力物力，主要采用填埋和堆棄當時方式處理，不僅占用大量土地、對環境也構成嚴重威脅，而且給鈦白粉企業帶來了巨大的經濟負擔，嚴重制約了鈦白粉行業的良性發展，如何消化和轉化鈦石膏廢棄物已成為我們迫切所需要解決的問題，迄今為止，也并未見專門針對如何處理鈦石膏的工業化路線報道，究其原因，主要是新產品及相關配套技術和裝備整體開發力度不夠；再者，產品經濟效益低，企業參與鈦石膏利用的積極性不高。

α-半水鈦石膏是一種性能優良的產品，具有硬度大、強度高、耐磨性好等優點，價值遠高于其他類型石膏，廣泛應用于模具、模型、建筑、工藝美術、醫學等領域。目前α-半水鈦石膏的工業生產工藝主要是固相蒸壓法和液相蒸壓法。固相蒸壓法操作過程是將經破碎的塊狀二水鈦石膏原料置于密閉的蒸壓釜內，通入熱蒸汽進行升溫，在一定的壓力條件下(如0.1-1MPa)，經過一段時間的脫水反應并將產物干燥粉磨即得到α-半水鈦石膏。該法工藝簡單，但制備的α產品性能不穩定、質量波動大，且工藝間歇式操作，生產周期長、能耗大，成本較高；液相蒸壓法中的鹽溶液法是在常壓條件下,將磨細的二水鈦石膏粉置于鹽溶液中煮沸一定時間后,進行過濾，洗滌，干燥,即可得到高強α-半水鈦石膏粉。此法雖不需壓力容器,但各工序的設備較復雜，且脫鹽及干燥都十分困難，因此目前很難實現工業化生產。液相蒸壓法中的水熱法流程為將二水鈦石膏磨粉后加入變晶劑攪拌形成懸浮液，高溫高壓下進行脫水反應，形成α-半水鈦石膏，該法的最大優點是在二水鈦石膏脫水溶解析晶過程中，可以利用變晶劑控制晶體的生長方向，根據產品性能需要使其 為短柱狀、粒狀、針狀等滿足生產要求。因此該方法成為高品質α-半水鈦石膏生產的主要工藝，是目前國內研究的熱點。但是常規水熱法在制備的α-半水鈦石膏方面卻存在障礙，主要是二水鈦石膏純度低、雜質特別是鐵、鈦含量高，極大的影響α-半水鈦石膏析晶過程，導致常規水熱法生產的產品的晶體尺寸小，形貌不完善，產品質量差。

發明內容

本發明的目的是針對上述現狀，旨在提供一種能充分利用工業廢棄物二水鈦石膏作原料，工藝簡單、成本低、效率高，產品結晶完善、尺寸均一的用工業廢棄物二水鈦石膏制備高強α-半水鈦石膏的方法。

本發明目的的實現方式為，用工業廢棄物二水鈦石膏制備高強α-半水鈦石膏的方法，具體步驟如下：

（1）將硫酸法生產鈦白粉后期中和廢液所得的，含有Fe₂O₃雜質及大量游離水的工業廢棄物二水鈦石膏置80℃烘箱中烘至恒重，取出磨細，過200目篩孔；

（2）取步驟（1）預處理過的二水鈦石膏加水配成質量百分比濃度為10-50%的二水鈦石膏漿料；

（3）加入復合變晶劑，所述復合變晶劑由變晶劑A和變晶劑B復配而成，復合變晶劑用量為二水鈦石膏重量的0.5～3%，變晶劑A：B用量之比為1：1～1：10；

所述變晶劑A為檸檬酸鈉，酒石酸鉀鈉，馬來酸，丙二酸及其衍生物中的一種或幾種；

所述變晶劑B為硫酸鉀，硫酸鐵，硫酸鋁，硫酸鎂中的一種或幾種；

（4）用酸或堿調節步驟（3）懸浮液的pH值至1.0-5.5,所述酸為稀硫酸或鹽酸，所述酸中H+摩爾濃度為2mol/L，所述堿為2mol/L氫氧化鈉溶液；

（5）將步驟（4）的懸浮液加入反應釜中，攪拌通入壓力0.4～0.6Mpa惰性氣體，加熱至120-160℃，恒溫恒壓脫水析晶1-3小時，攪拌速度為20-100轉/分鐘；

（6）開啟放氣閥門泄壓至0.1MPa以內，繼續加熱，保持釜內溫度在100-150℃之間，完全干燥后，得到短六棱柱α-半水鈦石膏晶體；

（7）將步驟（6）的晶體磨細至平均粒徑為30～40μm，即可獲得干燥抗壓強度超過60MPa的高強α-半水鈦石膏。

本發明致力于利用鈦石膏制備市場價格較高的高強α-半水鈦石膏的工業化路 線，促進鈦石膏的高值高量綜合利用。本發明有以下優點：

1、將工業廢物回收利用，有利于環保；