一種氟石膏活性膠結材料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及氟石膏技術領域，尤其涉及一種氟石膏活性膠結材料。
【背景技術】
[0002]氟石膏是氫氟酸(HF)制備過程中的副產(chǎn)品，全國無水HF的產(chǎn)量每年約為6.5萬t，而制造每噸HF產(chǎn)生氟石膏約3.5t，總計氟石膏產(chǎn)生量約23萬t/年。氟石膏主要成分是無水硫酸鈣(CaS04)，因其難溶于水、水化緩慢、凝結能力差，且不具有早期強度一般無法被有效利用。目前，部分氟石膏用作水泥的外加劑，而大部分氟石膏在稍加中和處理后就作為一種固體廢棄物堆存，直接堆存不僅占有土地，還污染土壤和地下水環(huán)境。
[0003]但氟石膏也有其自身的優(yōu)勢:產(chǎn)生氟石膏的原料酸和螢石純度很高，并且反應處于無水狀態(tài)，所產(chǎn)氟石膏為無水石膏，CaSO4^量高達95%以上，在石膏資源中是一種難得的品級資源。從氟化氫反應爐中排出的未經(jīng)長期堆放，未加水處理的新鮮氟石膏用于生產(chǎn)建筑石膏又有以下優(yōu)勢:純度高、雜質(zhì)少、無須煅燒處理、無須破碎，粉磨工作量少。膠結材料作為一種新型建筑抹灰材料，是指一類用水拌合使用的材料，這種材料能在一定的時間內(nèi)，使糊狀凝結成一定形狀，并且能夠作為飾面材料黏結的媒體，它的可塑性比較好，且能夠承受大自然的侵蝕。氟石膏作為一種工業(yè)廢渣，由于凝結緩慢、強度低、膨脹嚴重，不能直接作為膠結材料使用。如果能對氟石膏廢渣進行改性處理，將其轉變?yōu)槟z結材料再以建筑抹面材料的形式加以利用，化害為利、變廢為寶，勢必對我國的建材業(yè)發(fā)展起到積極的推動作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種氟石膏活性膠結材料，所述氟石膏活性膠結材料水化凝結時間短，力學強度優(yōu)異，且可作為建筑抹面材料使用，使廢棄氟石膏變廢為寶。
[0005]本發(fā)明提出了一種氟石膏活性膠結材料，其原料按重量份包括:氟石膏100份、改性酚醛樹脂10-15份、煤灰粉料6-10份、脫硫石膏3-6份、磷石膏3-6份、硅鋁酸鹽2_5份、輕質(zhì)材料3-5份、激發(fā)劑2-4份、甲基纖維素1-3份、活性劑0.2-0.5份、草酸鈉0.2-1.2份、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑1-2份；
[0006]制備所述改性酚醛樹脂包括將100份苯酚、10-20份木質(zhì)素和1-5份對甲基苯磺酸混合后在100-150°C下反應2-8h，加入50-100份甲醛、2_20份氫氧化鉀，在60-100°C下反應l_5h得到粘稠物，用60-70°C水將所述粘稠物洗滌2-5次后脫水干燥，粉碎至200-300目后加入2-10份粉末丁腈橡膠混合得到所述改性酚醛樹脂；
[0007]制備所述煤灰粉料包括將100份粉煤灰加入200-240份3-5mol/L混合酸溶液中，升溫至100-120 °C后保溫攪拌6-8h，冷卻，靜置8-1Oh后，過濾、干燥，粉碎，與16-20份海泡石粉、1-10份羥甲基纖維素混勻后得到所述煤灰粉料。
[0008]優(yōu)選地，制備所述改性酚醛樹脂過程中，所述木質(zhì)素為造紙黑液濃縮液、高沸醇木質(zhì)素、木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈣、堿木質(zhì)素中的一種。
[0009]優(yōu)選地，制備所述煤灰粉料過程中，所述混合酸溶液是由摩爾配比1:3-5的HCl和H2SO4配制而成。
[0010]優(yōu)選地，硅鋁酸鹽的化學通式為2.5-7.5Na20.Al2O3.2.0-3.0S12.80_250H20，其制備方法包括將Na2S13溶液、NaAlO 2溶液和NaOH溶液混合，在60_160°C下保溫2_10h得到過飽和母液，過濾、洗滌、干燥制成O
[0011]優(yōu)選地，所述輕質(zhì)材料是由重量配比1:5-7:3-5的膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、聚苯乙烯塑料顆粒組成。
[0012]優(yōu)選地，所述激發(fā)劑包括鹽類激發(fā)劑和堿類激發(fā)劑，優(yōu)選地，所述鹽類激發(fā)劑選自硫酸鈣、硫酸鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、硫酸鋁中的一種或多種；所述堿類激發(fā)劑選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氟化鈉中的一種或多種。
[0013]優(yōu)選地，所述活性劑選自鋁酸三鈣、三乙醇胺、氯化鈣、硫代硫酸鈉、碳酸鈣、氯化鎂中的一種或多種。
[0014]優(yōu)選地，所述發(fā)泡調(diào)節(jié)劑是由重量配比1:0.3-0.5:6-8的NaOH、骨膠和松香配制而成，優(yōu)選地，制備所述發(fā)泡調(diào)節(jié)劑包括:將NaOH溶于水中配制成相對密度為1.1-1.2的溶液，煮沸后加入松香，攪拌至松香全部溶解，再加入骨膠，冷卻至室溫得到所述發(fā)泡劑調(diào)節(jié)劑。
[0015]所述的氟石膏活性膠結材料的制備方法包括，將氟石膏、脫硫石膏、磷石膏粉碎至粒徑< 2_，加入以氟石膏為基準的15-25wt%水后攪拌均勻，升溫至30-40°C后加入硅鋁酸鹽攪拌l_2h，冷卻靜置15-20h，加入激發(fā)劑混勻，在80-180°C下焙燒l_3h，冷卻至室溫，加水調(diào)節(jié)濕度為5-10wt%，依次加入改性酚醛樹脂、煤灰粉料、輕質(zhì)材料、甲基纖維素、活性劑、草酸鈉、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑混勻，細磨至粒徑< 0.147_后得到所述氟石膏活性膠結材料。
[0016]本發(fā)明所述氟石膏活性膠結材料，通過以氟石膏作為基材，加入改性酚醛樹脂，所述改性酚醛樹脂通過木質(zhì)素進行改性，不僅游離酚含量較低、熱分解溫度較高，而且韌性和強度較高，其均勻分散在氟石膏孔隙中，不僅改善了氟石膏的力學性能，而且韌性和耐熱性都得到了大大提高；同時加入煤灰粉料，其通過對粉煤灰進行改性得到，可以在氟石膏內(nèi)部生成硬性礦物，并填充于水合氟石膏晶體間隙中，使得水化產(chǎn)物的溶解度大幅度降低，提高了氟石膏的制品強度，且具有一定的耐水性；加入脫硫石膏、磷石膏并合理控制其配比，水化后可使氟石膏為脫硫石膏、磷石膏形成的漿體包裹，可形成致密均勻的硬化漿體；特定通式的硅鋁酸鹽，其作為粘結劑對于增強氟石膏的活化性能，提高了與其它原料結合強度具有重要的作用；加入的輕質(zhì)材料對氟石膏材料可降低材料密度，減少其磨損量，并且在高溫時有較好的補強作用，并可顯著提高沖擊強度，大大改善高溫時的耐磨性能；一定量的鹽類激發(fā)劑和堿類激發(fā)劑復合，則可顯著改善并提高氟石膏的水化活性及凝結極慢的特性，隨著甲基纖維素作為保水劑的加入，氟石膏的保水率、粘結強度、絕干強度均隨時間而增大，發(fā)泡劑調(diào)節(jié)劑的加入則能有效減小氟石膏材料的表觀容重和導熱系數(shù)。
[0017]本發(fā)明所述氟石膏活性膠結材料，在適宜的外加改性劑作用下，可以改變氟石膏水化反應過程的化學反應動力學性質(zhì)，提高其溶解速度和水化速度，促進氟石膏晶須各向均勻生長，形成各向晶須發(fā)達的網(wǎng)狀結構，縮短凝結時間，提高晶體早期強度，同時通過細磨改性氟石膏粉至特定粒度，減小了原料的顆粒細度，增大了顆粒的表面積，從而提高了它們的活性，對氟石膏活性有很大的改善作用，最終作為活性膠結材料而用于建筑抹面材料。
【具體實施方式】
[0018]下面結合具體實施例對本發(fā)明做出詳細說明。
[0019]實施例1
[0020]本實施例所述氟石膏活性膠結材料，其原料按重量份包括:氟石膏100份、改性酚醛樹脂10份、煤灰粉料10份、脫硫石膏3份、磷石膏6份、硅鋁酸鹽2份、輕質(zhì)材料5份、激發(fā)劑2份、甲基纖維素3份、鋁酸三鈣0.2份、草酸鈉1.2份、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑I份；
[0021]制備所述改性酚醛樹脂包括將100份苯酚、20份造紙黑液濃縮液和I份對甲基苯磺酸混合后在150°C下反應2h，加入100份甲醛、2份氫氧化鉀，在100°C下反應Ih得到粘稠物，用70°C水將所述粘稠物洗滌2次后脫水干燥，粉碎至300目后加入2份粉末丁腈橡膠得到所述改性酚醛樹脂；
[0022]制備所述煤灰粉料包括將100份粉煤灰加入240份3mol/L混合酸溶液中，升溫至120°C后保溫攪拌6h，冷卻，靜置1h后，過濾、干燥，粉碎，與16份海泡石粉、10份羥甲基纖維素混勻后得到所述煤灰粉料，所述混合酸溶液是由摩爾配比1:3的HCl和H2SO4配制而成；
[0023]硅鋁酸鹽的化學通式為2.5Na20.Al2O3.3.0S12.80H20 ;所述輕質(zhì)材料是由重量配比1:7:3的膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、聚苯乙烯塑料顆粒組成；所述激發(fā)劑包括硫酸鈣和氫氧化鈉；所述發(fā)泡調(diào)節(jié)劑是由重量配比1:0.3:8的NaOH、骨膠和松香配制而成。
[0024]實施例2
[0025]本實施例所述氟石膏活性膠結材料，其原料按重量份包括:氟石膏100份、改性酚醛樹脂15份、煤灰粉料6份、脫硫石膏6份、磷石膏3份、硅鋁酸鹽5份、輕質(zhì)材料3份、激發(fā)劑4份、甲基纖維素I份、三乙醇胺0.5份、草酸鈉0.2份、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑2份；
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