[发明专利]一种提钛尾渣-钛石膏基复合胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种提钛尾渣‑钛石膏基复合胶凝材料，其特征是：由135～270重量份的提钛尾渣、67.5～225重量份的钛石膏、15～135重量份的煅烧钛石膏、以及67.5～135重量份的水泥混合组成；所述煅烧钛石膏是钛石膏于300℃～500℃温度下煅烧20min～6h后得到的产物；所述水泥为普通硅酸盐水泥。制备方法是：将原料粉磨后按照重量份配比取料、经混合即制得。本发明使用废弃物提钛尾渣与钛石膏，降低废弃物对人体及环境的危害，节约因堆存废弃物而占用的土地，制得的提钛尾渣‑钛石膏基复合胶凝材料性能良好，适用作建筑材料，实用性强。

技术领域

本发明属于复合水泥及其制备，涉及一种提钛尾渣-钛石膏基复合胶凝材料及其制备方法。本发明提钛尾渣-钛石膏基复合胶凝材料适用于作为建筑材料，可用作墙体材料，例如墙板，也可用作路基胶结材等。

背景技术

随着我国经济迅猛发展，建筑行业对建材需求量逐渐增加。普通水泥是制备建材的主要原料，但水泥产业能耗高，原料中石灰石在生产过程中会释放出大量温室气体。磷肥、钛白及冶金等工业产生大量工业废弃物，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。针对上述废弃物难处理的问题，若将具有潜在水硬活性的工业废弃物经过处理后制备出复合水泥，如此可降低水泥生产量并带来经济效益，有利于环境保护和经济发展。

我国攀西地区钒钛资源丰富，已探明的TiO₂储量为8.7×10⁸吨，占全国钛储量的90.54%，占世界储量的35.17%。由于该地区钒钛磁铁矿的独特性，钛资源利用率只有近15%。高钛矿渣是一种以钒钛矿石为原料冶炼生铁所排出的低品位含钛粒化矿渣，其TiO₂含量为20-25%。因高钛矿渣钛含量高，玻璃态成分低从而钛矿渣水硬活性较低。为此，攀枝花钢铁集团通过不断摸索形成了具有自主知识产权的“高温碳化、低温选择性氯化”工艺。该工艺每消耗一吨高钛矿渣将产生0.8吨提钛尾渣，综合比较而言，氯化法产生的废弃物较硫酸法少。提钛尾渣具有类似于普通粒化高炉矿渣（GGBS）的玻璃体结构及成分，尽管具有潜在水硬活性，但是提钛尾渣含氯盐量高（质量分数3%以上），若找不到合理的处置方式，随着氯化提钛工艺的进行其将来的堆存量会成为企业发展的绊脚石，提钛尾渣的堆存也会带来一系列环保问题和经济问题。

硫酸法制钛白工艺主要以钛铁矿(FeTiO₃)为原料，利用硫酸将其分解成TiOSO₄溶液，将不溶性杂质去除后经过真空结晶和固液分离除去绿矾（FeSO₄·7H₂O），然后再浓缩和热水解后制得偏钛酸(TiO₂·nH₂O)，最后再洗涤、漂白除去可溶性硫酸盐并滤干，经过煅烧脱水脱硫转化为二氧化钛。此过程具有设备简单、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吨钛白粉将产生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。为达到环保部门排污要求，通常加入电石渣、石灰石以中和废酸，得到含部分硫酸亚铁的副产物-钛石膏。随着pH值的进一步升高，部分存于钛石膏中硫酸亚铁Fe²⁺发生水解反应形成Fe(OH)₂凝胶。因受地域限制，目前的处理方式不能大量消耗钛石膏，大部分钛石膏仍堆于料场。钛石膏的堆存会占用大量土地，并经雨水冲刷易污染地下水源。由于其密度低、颗粒小的特性，经风吹拂后粉尘化现象尤为严重。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种提钛尾渣-钛石膏基复合胶凝材料及其制备方法，从而提供一种既有良好产品性能，又能处理废弃物提钛尾渣和钛石膏、降低工业废弃物对环境的污染，实用性强的提钛尾渣-钛石膏基复合胶凝材料及其制备方法。

本发明的内容是：一种提钛尾渣-钛石膏基复合胶凝材料，其特征是：该提钛尾渣-钛石膏基复合胶凝材料由135～270重量份的提钛尾渣、67.5～225重量份的钛石膏、15～135重量份的煅烧钛石膏、以及67.5～135重量份的水泥混合组成；