一種用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氟石膏技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氟石膏是氫氟酸(HF)制備過(guò)程中的副產(chǎn)品，全國(guó)無(wú)水HF的產(chǎn)量每年約為6.5萬(wàn)t，而制造每噸HF產(chǎn)生氟石膏約3.5t，總計(jì)氟石膏產(chǎn)生量約23萬(wàn)t/年。氟石膏主要成分是無(wú)水硫酸鈣(CaS04)，因其難溶于水、水化緩慢、凝結(jié)能力差，且不具有早期強(qiáng)度一般無(wú)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(shì):產(chǎn)生氟石膏的原料酸和螢石純度很高，并且反應(yīng)處于無(wú)水狀態(tài)，所產(chǎn)氟石膏為無(wú)水石膏，CaSO4^量高達(dá)95%以上，在石膏資源中是一種難得的品級(jí)資源。從氟化氫反應(yīng)爐中排出的未經(jīng)長(zhǎng)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(shì):純度高、雜質(zhì)少、無(wú)須煅燒處理、無(wú)須破碎，粉磨工作量少。粉刷石膏是一種新型建筑抹灰材料，具有粘結(jié)力強(qiáng)，質(zhì)量輕，不易干縮裂縫、起鼓等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合墻體改革后的加氣混凝土砌塊內(nèi)墻抹灰。氟石膏作為一種工業(yè)廢渣，由于凝結(jié)緩慢、強(qiáng)度低、膨脹嚴(yán)重，不能直接作為建筑材料使用。如果能對(duì)氟石膏廢渣進(jìn)行改性處理，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槭嘟ㄖ牧弦苑鬯⑹嗟男问郊右岳?，化害為利、變廢為寶，勢(shì)必對(duì)我國(guó)的建材業(yè)發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。
[0004]因此，通過(guò)對(duì)將氟石膏通過(guò)各種外加劑的添加克服其固有缺陷，使其達(dá)到建筑石膏要求，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)副產(chǎn)品氟石膏資源化有效利用的途徑之一，并且對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法，制備得到的改性氟石膏粉凝結(jié)時(shí)間短，力學(xué)強(qiáng)度優(yōu)異，其各項(xiàng)性能指標(biāo)均超過(guò)了粉刷石膏標(biāo)準(zhǔn)的要求，可作為墻體抹面材料使用，使廢棄氟石膏變廢為寶。
[0006]本發(fā)明提出了一種用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法，包括如下步驟:
[0007]S1、將氟石膏放入球磨機(jī)中研磨粉碎至粒徑< 8mm，在120_150°C下熱處理2_4h ；
[0008]S2、將高嶺土加水后調(diào)制得到濃度20_30wt%的礦漿，以高嶺土為基準(zhǔn)加入1.2-1.6?七％的六偏磷酸鈉和0.4-0.8wt%的氫氧化鈉，在30-50°C水浴中攪拌30_60min，靜置20-40min，取上層泥漿離心分離，烘干，粉碎至粒徑< 8mm，得到改性高嶺土 ；
[0009]S3、按重量份在100份經(jīng)SI中熱處理后的氟石膏中加入6-10份脫硫石膏、3_6份磷石膏、30-50份水后攪拌均勻，升溫至30-40°C后加入10-20份S2得到的改性高嶺土，攪拌l_2h，冷卻靜置15-20h，加入3-8份激發(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3-6份輕質(zhì)材料、2-5份混合纖維、1-3份保水劑、0.2-0.5份活性劑、0.2-1.2份聚乙烯醇、1-2份發(fā)泡調(diào)節(jié)劑攪拌均勻，靜置陳化3_5h，細(xì)磨至粒徑< 0.147_，得到所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉；
[0010]其中，所述混合纖維是質(zhì)量配比1:1-3的玻璃纖維和有機(jī)纖維組成的混合物；所述玻璃纖維為高堿玻璃纖維，氧化鈉含量為13-16% ;有機(jī)纖維由低熔點(diǎn)PET纖維和聚丙烯纖維組成。
[0011]優(yōu)選地，在SI中，將氟石膏廢渣放入球磨機(jī)中研磨粉碎至粒徑彡5mm，在130-140°C 下熱處理 2.2-3.5h。
[0012]優(yōu)選地，在S2中，將高嶺土加水后調(diào)制得到濃度23_27被％的礦漿，以高嶺土為基準(zhǔn)加入1.3-1.5被％的六偏磷酸鈉和0.5-0.6wt%的氫氧化鈉，32-38°C水浴中攪拌40-50min,靜置33_36min，取上層泥漿離心分離，烘干，粉碎至粒徑彡5mm，得到改性高嶺土。
[0013]優(yōu)選地，在S3中，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。
[0014]優(yōu)選地，在S3中，所述輕質(zhì)材料是由重量配比為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。
[0015]優(yōu)選地，在S3中，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、硅酸鈉中的一種或幾種。
[0016]優(yōu)選地，在S3中，所述保水劑是有機(jī)保水劑，優(yōu)選地，所述有機(jī)保水劑是由硬脂酸、石蠟、聚乙烯乳化而成的均勻乳液。
[0017]優(yōu)選地，在S3中，所述發(fā)泡調(diào)節(jié)劑是由重量配比為1:0.3-0.5:6-8的他0!1、骨膠和松香配制而成。
[0018]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(duì)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，冷卻后室溫存放得到所述發(fā)泡劑調(diào)節(jié)劑。
[0019]本發(fā)明所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法，首先采用了研磨粉碎和熱處理的方法，改變、破壞了改性氟石膏的結(jié)晶格子，增加其晶格畸變和缺陷，增大其比表面積和表面結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，提高了改性氟石膏的水化活性，促進(jìn)了改性氟石膏的硬化性能；其次通過(guò)對(duì)高嶺土進(jìn)行改性提高其礦石品味，在后續(xù)加入以氟石膏為基體制備粉刷石膏的過(guò)程中，使氟石膏內(nèi)部生成硬性礦物，并填充于水合氟石膏晶體間隙中，使其界面形成牢固的多晶粘土聚集體，從而改善土體顆粒相界面接觸的本質(zhì)，使其產(chǎn)生較高的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性；最后在氟石膏中添加了脫硫石膏和磷石膏，三者混合結(jié)構(gòu)致密，提高了改性后氟石膏的強(qiáng)度；通過(guò)加入鹽類激發(fā)劑和堿類激發(fā)劑復(fù)合的激發(fā)劑，改善并提高氟石膏的水化活性及凝結(jié)極慢的特性，增強(qiáng)氟石膏的活化性能；加入的輕質(zhì)材料對(duì)氟石膏材料在高溫時(shí)有較好的補(bǔ)強(qiáng)作用，并可顯著提高沖擊強(qiáng)度，大大改善氟石膏高溫時(shí)耐磨性能；混合纖維在氟石膏中分布均勻，且各纖維束各向分布，提高了氟石膏的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，其既可降低材料的密度，減少其磨損量，也會(huì)降低材料的摩擦系數(shù)；其中玻璃纖維和有機(jī)纖維組成的混合纖維可顯著提高在氟石膏粉高溫時(shí)的穩(wěn)定性能；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(dǎo)熱系數(shù)。
[0020]本發(fā)明所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法，在適宜的外加改性劑作用下，改變氟石膏水化反應(yīng)過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，提高其溶解速度和水化速度，促進(jìn)氟石膏晶須各向均勻生長(zhǎng)，形成各向晶須發(fā)達(dá)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，縮短凝結(jié)時(shí)間，提高晶體早期強(qiáng)度，同時(shí)通過(guò)細(xì)磨至特定粒度，減小了氟石膏粉原料的顆粒細(xì)度，增大了顆粒的表面積，從而提高了它們的活性，對(duì)氟石膏活性有很大的改善作用，最終將其轉(zhuǎn)變?yōu)楹细竦姆鬯⑹嗖牧稀?br>【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]本實(shí)施例所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法，包括以下步驟:
[0024]S1、將氟石膏放入球磨機(jī)中研磨粉碎至粒徑< 8mm，在120°C下熱處理4h ；
[0025]S2、將高嶺土加水后調(diào)制得到濃度20被％的礦楽，以高嶺土為基準(zhǔn)加入1.6wt%的六偏磷酸鈉和0.4wt%的氫氧化鈉，在50 °C水浴中攪拌30min，靜置40min，取上層泥漿離心分離，烘干，粉碎至粒徑< 8_，得到改性高嶺土 ；
[0026]S3、按重量份在100份SI中熱處理后的氟石膏中加入6份脫硫石膏、6份磷石膏、30份水后攪拌均勻，升溫至40 °C后加入10份S2得到的改性高嶺土，攪拌2h，冷卻靜置15h，加入8份激發(fā)劑混勻，在80°C下焙燒3h，冷卻至室溫，加水調(diào)節(jié)濕度為5wt %，依次加入6份輕質(zhì)材料、2份混合纖維、3份保水劑、0.2份活性劑、1.2份聚乙烯醇、I份發(fā)泡調(diào)節(jié)劑攪拌均勻，靜置陳化5h，細(xì)磨至粒徑< 0.147_，得到所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉；
[0027]其中，所述混合纖維由質(zhì)量配比1:1的玻璃纖維和有機(jī)纖維組成的混合物；所述玻璃纖維為高堿玻璃纖維，氧化鈉含量為16% ;有機(jī)纖維是由低熔點(diǎn)PET纖維和聚丙烯纖維組成；所述激發(fā)劑包括硫酸鈣和氫氧化鈉；所述輕質(zhì)材料是由重量配比1:5:5的膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、聚苯乙烯塑料顆粒組成；所述活性劑為鋁酸三鈣；所述保水劑是由硬脂酸、石蠟、聚乙烯乳化而成的均勻乳液；所述發(fā)泡調(diào)節(jié)劑是由重量配比為1:0.3:8的NaOH、骨膠和松香配制而成。
[0028]實(shí)施例2
[0029]本實(shí)施例所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法，包括以下步驟:
[0030]S1、將氟石膏放入球磨機(jī)中研磨粉碎至粒徑< 8mm，在150°C下熱處理2h ；
[0031]S2、將高嶺土加水后調(diào)制得到濃度30被％的礦漿，以高嶺土為基準(zhǔn)加入1.2wt%的六偏磷酸鈉和0.8wt%的氫氧化鈉，在30 °C水浴中攪拌60min，靜置20min，取上層泥漿離心分離，烘干，粉碎至粒徑< 5_，得到改性高嶺土 ；
[0032]S3、按重量份在100份SI中熱處理后的氟石膏中加入10份脫硫石膏、3份磷石膏、50份水后攪拌均勻，升溫至30°C后加入20份S2得到的改性高嶺土，攪拌lh，冷卻靜置20h，加入3份激發(fā)劑混勻，在180°C下焙燒lh，冷卻至室溫，加水調(diào)節(jié)濕度為1wt %，依次加入3份輕質(zhì)材料、5份混合纖維、I份保水劑、0.5份活性劑、0.2份聚乙烯醇、2份發(fā)泡調(diào)節(jié)劑攪拌均勻，靜置陳化3h，細(xì)磨