[发明专利]用工业废弃物二水钛石膏制备高强α-半水钛石膏的方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷制备技术领域，具体涉及一种用工业废弃物二水钛石膏制备高强α-半水钛石膏的方法。

背景技术

钛石膏是生产钛白粉过程中为处理酸性废水而掺加石灰等通过反应生成的以二水钛石膏为主要成分的废渣。近几年，随着我国经济的高速发展，工业钛石膏排放量增长迅猛，已达到1000万吨/年，由此产生的钛石膏废渣的堆积量也居世界第一。尽管国内在消除钛石膏污染方面投入了大量的人力物力，主要采用填埋和堆弃当时方式处理，不仅占用大量土地、对环境也构成严重威胁，而且给钛白粉企业带来了巨大的经济负担，严重制约了钛白粉行业的良性发展，如何消化和转化钛石膏废弃物已成为我们迫切所需要解决的问题，迄今为止，也并未见专门针对如何处理钛石膏的工业化路线报道，究其原因，主要是新产品及相关配套技术和装备整体开发力度不够；再者，产品经济效益低，企业参与钛石膏利用的积极性不高。

α-半水钛石膏是一种性能优良的产品，具有硬度大、强度高、耐磨性好等优点，价值远高于其他类型石膏，广泛应用于模具、模型、建筑、工艺美术、医学等领域。目前α-半水钛石膏的工业生产工艺主要是固相蒸压法和液相蒸压法。固相蒸压法操作过程是将经破碎的块状二水钛石膏原料置于密闭的蒸压釜内，通入热蒸汽进行升温，在一定的压力条件下(如0.1-1MPa)，经过一段时间的脱水反应并将产物干燥粉磨即得到α-半水钛石膏。该法工艺简单，但制备的α产品性能不稳定、质量波动大，且工艺间歇式操作，生产周期长、能耗大，成本较高；液相蒸压法中的盐溶液法是在常压条件下,将磨细的二水钛石膏粉置于盐溶液中煮沸一定时间后,进行过滤，洗涤，干燥,即可得到高强α-半水钛石膏粉。此法虽不需压力容器,但各工序的设备较复杂，且脱盐及干燥都十分困难，因此目前很难实现工业化生产。液相蒸压法中的水热法流程为将二水钛石膏磨粉后加入变晶剂搅拌形成悬浮液，高温高压下进行脱水反应，形成α-半水钛石膏，该法的最大优点是在二水钛石膏脱水溶解析晶过程中，可以利用变晶剂控制晶体的生长方向，根据产品性能需要使其 为短柱状、粒状、针状等满足生产要求。因此该方法成为高品质α-半水钛石膏生产的主要工艺，是目前国内研究的热点。但是常规水热法在制备的α-半水钛石膏方面却存在障碍，主要是二水钛石膏纯度低、杂质特别是铁、钛含量高，极大的影响α-半水钛石膏析晶过程，导致常规水热法生产的产品的晶体尺寸小，形貌不完善，产品质量差。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能充分利用工业废弃物二水钛石膏作原料，工艺简单、成本低、效率高，产品结晶完善、尺寸均一的用工业废弃物二水钛石膏制备高强α-半水钛石膏的方法。

本发明目的的实现方式为，用工业废弃物二水钛石膏制备高强α-半水钛石膏的方法，具体步骤如下：

（1）将硫酸法生产钛白粉后期中和废液所得的，含有Fe₂O₃杂质及大量游离水的工业废弃物二水钛石膏置80℃烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔；

（2）取步骤（1）预处理过的二水钛石膏加水配成质量百分比浓度为10-50%的二水钛石膏浆料；

（3）加入复合变晶剂，所述复合变晶剂由变晶剂A和变晶剂B复配而成，复合变晶剂用量为二水钛石膏重量的0.5～3%，变晶剂A：B用量之比为1：1～1：10；

所述变晶剂A为柠檬酸钠，酒石酸钾钠，马来酸，丙二酸及其衍生物中的一种或几种；

所述变晶剂B为硫酸钾，硫酸铁，硫酸铝，硫酸镁中的一种或几种；

（4）用酸或碱调节步骤（3）悬浮液的pH值至1.0-5.5,所述酸为稀硫酸或盐酸，所述酸中H+摩尔浓度为2mol/L，所述碱为2mol/L氢氧化钠溶液；

（5）将步骤（4）的悬浮液加入反应釜中，搅拌通入压力0.4～0.6Mpa惰性气体，加热至120-160℃，恒温恒压脱水析晶1-3小时，搅拌速度为20-100转/分钟；

（6）开启放气阀门泄压至0.1MPa以内，继续加热，保持釜内温度在100-150℃之间，完全干燥后，得到短六棱柱α-半水钛石膏晶体；

（7）将步骤（6）的晶体磨细至平均粒径为30～40μm，即可获得干燥抗压强度超过60MPa的高强α-半水钛石膏。

本发明致力于利用钛石膏制备市场价格较高的高强α-半水钛石膏的工业化路 线，促进钛石膏的高值高量综合利用。本发明有以下优点：

1、将工业废物回收利用，有利于环保；