[发明专利]一种提钛尾渣-钛石膏基泡沫混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种提钛尾渣‑钛石膏基泡沫混凝土及其制备方法，提钛尾渣‑钛石膏基泡沫混凝土由120～840重量份的提钛尾渣、120～840重量份的钛石膏、4～84重量份的Ⅰ类激发剂、0.67～17.87重量份的Ⅱ类激发剂、0.8～120重量份的促凝剂、20～178.7重量份的胶凝材料、0.4～5.9重量份的聚羧酸高效减水剂、10.7～32重量份的物理发泡泡沫和266～600重量份的水组成；制备方法是：按重量份配比取各原料，将提钛尾渣和钛石膏粉磨，将原料混合搅拌、加泡沫，经成型、养护，即制得。本发明提钛尾渣‑钛石膏基泡沫混凝土是一种低碳排放的轻质建材，适用作墙体保温隔热层及地暖保温层。

技术领域

本发明属于混凝土组合物及其制备，涉及一种提钛尾渣-钛石膏基泡沫 混凝土及其制备方法，本发明提钛尾渣-钛石膏基泡沫混凝土是一种低碳排 放的轻质建材，适用作墙体保温隔热层及地暖保温层。

背景技术

随着房屋建设的发展，在一些夏热冬冷的地域，房屋外墙加装隔热保温 层是降低能源消耗的首选。隔热层通常采用的是聚苯板材、挤塑板等有机类 材料，但是有机类材料相比于无机材料耐高温性能差，防火性能将大打折扣。 因此，发展具有节能、隔热、保温性能的无机隔热层是未来发展的一大趋势。 泡沫混凝土是一种无机多孔轻质材料，具有轻质、保温隔热、隔音耐火、抗 震等特性。具体制备过程一般是：由发泡机将发泡剂以机械方式进行充分的 发泡，并将制成的泡沫加入到由硅钙质等材料、外加剂以及水制备好的浆料中，混合搅拌均匀后进行现浇工作或者模具成型，再采用相应的养护措施制 备而成。其主要水化产物是水化硅酸钙凝胶和钙矾石等，水化产物之间相互 搭接使泡沫混凝土具有强度。

水泥通常被作为制备泡沫混凝土的原料，但是制备水泥所需能量多，原 料之一的石灰石在经过高温处理后亦会释放出大量温室气体，即二氧化碳。 与此同时，我国许多地方产生大量具有潜在胶凝性的工业废弃物，因找不到 合理的处置办法而堆于料场。这样既占用土地资源也污染环境，对人体及自 然环境亦有潜在威胁。针对上述问题，若将具有潜在水硬活性的工业废弃物 经过处理后制备泡沫混凝土，既可在处理工业副产物同时也降低水泥生产 量，对环境和经济都有益。

提钛尾渣是氯化法制钛白工艺过程所生成的副产物。氯化法制钛白工艺 以高钛矿渣为原料，每吨高钛矿渣经过高温碳化及低温选择性氯化过程后将 产生0.8吨的提钛尾渣。提钛尾渣属于硅钙质废渣，成分与粒化高炉矿渣相 近，其中的铝多以钙铝长石(C₂AS)、铝酸钙(CA、CA₂)和镁铝尖晶石(MA)形式存在，活性矿物硅酸钙含量低。但是其中TiO₂和MgO含 量较高，TiO₂的存在会影响水泥基材料水化产物的形成，而MgO含 量较高时容易形成水滑石，会使胶凝材料的安定性不良。因为上述 缺陷，使提钛尾渣的利用困难，随着提钛工艺的进行、提钛尾渣的 堆存量迅速增加。

硫酸法制钛白工艺具有设备简单、原料丰富和易于操作等优点，但缺点 是工艺流程长，副产物排量大。据统计，每生产1吨钛白粉产生8-10吨质 量百分比为20％废硫酸、3-4吨硫酸亚铁和0.2-0.3吨残渣。废硫酸经回收 仍有部分硫酸，为达到环保部门排污要求，加入石灰石或者生石灰以中和废 酸，如此便得到含硫酸亚铁的副产物-钛石膏。钛石膏因其含铁量高(质量 百分比含量约为12％)，露天堆放时硫酸亚铁易被氧化，其颜色偏红或者偏黄。 钛石膏目前可作为钙源和铁源生产水泥，也用作水泥熟料缓凝剂，烧结制砖 等，但因其地域限制并不能达到大量消耗的目的，大部分钛石膏仍堆于料场。 堆存处理占用大量土地面积，并且经过雨水冲刷更易污染地下水源。更为严 重的是由于其密度低、石膏颗粒小的特点，粉尘化现象尤为严重，污染环境。

现有技术中，虽然有不少文献针对提钛尾渣、钛石膏这两类废弃物的处 置问题分别做过探讨，但是还未见同时利用提钛尾渣和钛石膏这两大类废 弃物制备泡沫混凝土的文献报道。

发明内容