[发明专利]一种钛白粉厂硫酸法工艺产出红石膏资源化利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及红石膏资源化利用的方法，特别涉及以钛白粉厂硫酸法工艺产出的红石膏为原料，结合氯氧镁水泥改性制备墙体材料，从而实现红石膏资源化利用的方法。

技术背景

硫酸法钛白生产工艺是钛白粉的传统生产工艺，因在工艺过程中产生大量废酸和酸性废水，需要采用石灰石、生石灰或电石渣加以中和，而产生了大量钛石膏，因该石膏中富含铁而呈红色，故而又叫红石膏。近年来随着我国钛白产业的飞速发展，红石膏年产量越来越大（我国目前每年产生数百万吨），因其含水量大，杂质含量大，除了少量得以应用外，绝大部分堆存渣场，既占用大量土地，又对周围环境造成威胁！因此，红石膏的资源化利用既可实现变废为宝，又可消除环境隐患，具有极大的社会和环境效益。

目前，红石膏的应用主要包括替代水泥调凝剂、墙体材料和路基材料等，但实际用量还太少，尚未达到大规模资源化利用的目的。红石膏制品因存在强度低，耐水性差的缺点而使其应用受到极大限制。氯氧镁水泥是瑞典学者索瑞尔于1867年发明的，是由轻烧MgO、MgCl₂和H₂O三者按照一定配比调和而成的气硬性胶凝材料。氯氧镁水泥具有诸多优点：（1）凝结硬化快，一般1h左右即可凝结；（2）较强的抗压、抗折强度（3）较好的耐磨性，是普通硅酸盐水泥的3倍；（4）粘结性好，对除了金属材料外的其它材料都有很好的粘结性；（5）突出的阻燃性，MgO与MgCl₂都是不可燃的；（6）较好的隔热性。（7）耐高温、低温（－30℃～300℃），在各种无机胶凝材料中，只有氯氧镁水泥同时具备既耐高温、又耐低温的特性。（8）轻质低密度，密度一般只有普通硅酸盐水泥的70％。然而，氯氧镁水泥也存在较显著缺点：（1）在潮湿环境下易吸潮返卤；（2）配比不当或原料中活性氧化镁过高会造成反应过快，放热集中，导致产品翘曲变形；（3）硬化体涨裂，表现为放热量大，凝结过快，早期强度发展快而后期强度低，遇水后涨裂为碎块体；（4）泛霜起白，制品表面出现白斑、或者针尖大小的微小白点，且持续时间较长。因此，目前通用做法是通过添加各种添加剂对其进行改性，包括富含铁、铝等的各种矿渣，红石膏的主要成分是二水硫酸钙，粘度较大，同时含有其它一些杂质，如铁、铝和硅等，这些均能作为添加剂起到改善氯氧镁水泥性能的作用，同时氯氧镁水泥的高强度特性可大幅提高石膏墙体材料的强度。

针对钛白粉厂红石膏的资源化难题，本发明利用氯氧镁的胶凝和高强度特性，实现红石膏的资源化利用，制得合格墙体材料，消除红石膏的环境隐患，变废为宝，为实现钛白粉厂的绿色清洁生产新工艺提供坚实的基础。

发明内容

本发明涉及红石膏资源化利用的方法，特别涉及以钛白粉厂硫酸法工艺产出的红石膏为原料制备墙体材料，从而实现红石膏资源化的方法。

本发明的红石膏资源化的方法，是指钛白粉厂硫酸法生产钛白粉过程中，采用含钙原料对废酸和酸性废水进行中和时所产生的红石膏为原料，以氯氧镁水泥作为胶凝剂和增强剂，结合红石膏含水量大，杂质含量高的特点，合理调配各原料配比，在反应过程中利用所含杂质铁、铝等参与氯氧镁水泥形成的化学反应；通过改善氯氧镁水泥的结构和性能，利用氯氧镁的胶凝和高强度特性，实现红石膏的资源化利用，整个过程将反应与改性有机耦合，没有废弃物排放，工艺条件温和，设备要求不高，工艺与设备流程简单易行；既可降低生产成本，又可实现红石膏的资源化利用。

本发明方法包括配料、反应、建模振实、固化成型、脱模养护，及制品修饰等主要步骤：

a．首先，将六水氯化镁加水配制成质量浓度为25~35%（加水量要考虑到红石膏将带入的水量）的溶液，静置澄清一定时间；

b.其次，取一定量步骤a配制溶液的澄清液，置于一个配备有搅拌装置的反应容器中，加入一定量的红石膏，搅拌均匀；

c．取破碎磨细后的一定量轻烧粉（150～200目），加入b步骤反应器中(使反应体系中氧化镁、氯化镁与水之间的摩尔比在5~8：1：15~18之间)，搅拌反应一定时间；

d．将c步骤所得物料置于模具中，在振实台上振动，使物料充满模具；将建模物料置于恒温恒湿箱中，在20～30℃固化成型，一定时间后脱模，继续控温保湿（相对湿度60％～70％）养护3～5天，再经28天干空养护后，使制品达到较佳性能；

e．成型制品的打磨、修平，裁边整形等。

氯氧镁体系的主要化学反应可以通过以下方程式加以表达：