[发明专利]一种钛石膏制备石膏晶须增强水泥基材料的绿色工艺

说明书

本发明公开了一种钛石膏制备石膏晶须增强水泥基材料的绿色工艺，包括如下步骤：1）钛石膏预处理制备粉体；2）脱色处理工艺；3）晶须制备工艺；4）增强水泥基材料的制备。本发明的优势为：1.钛石膏制备石膏晶须绿色清洁生产工艺设计，实现绿色环保，低成本，高附加值的可持续性发展的产业链。2.钛石膏制备石膏晶须增强水泥基材料，满足工程对水泥基材料高性能绿色化品质要求。

技术领域

本发明属于利用废弃物生产水泥增强剂新技术，具体涉及一种钛石膏制备石膏晶须增强水泥基材料的绿色工艺。

背景技术

新时代人们对美好生活的向往，对安全、健康、功能性、长寿命耐久性的基础设施的需求是迫切的。水泥是当今不可缺少的建筑胶凝材料之一，水泥基材料虽然具有较高的抗压强度，但性脆，变形能力小，在受拉和弯曲荷载下强度很低。致密的缺陷是水化收缩、出现开裂影响水泥基材料使用寿命。纤维增强的目的就是利用纤维材料的高拉伸强度和高韧性的特点，阻止基体受力变形后裂纹的产生与扩展，或在基体已开裂的情况下不发生断裂。外掺金属纤维易腐蚀，生产能耗高。化学纤维增强抗裂如聚丙烯纤维，存在问题是纤维经过淡水或海水浸泡后，性能降低，废弃后成为不可降解的建筑垃圾。如何用资源广泛且价格低廉的绿色外加剂使水泥获得增强不开裂的性能，从而提高产品质量是日益重要的课题。石膏晶须又称硫酸钙晶须，是一种纤维状晶体，在建材、化工、环保等领域应用前景广泛。具有高抗拉强度，高韧性，防火阻燃，耐磨耗，抗化学腐蚀的效果，直径一般为0.1～8μm，长度为0～300μm。因此石膏晶须作为环保、无毒且造价低廉的纤维增强材料正适合作为水泥基材料理想的外加剂。抑制裂纹产生扩大，增强抗裂。我国的工业副产石膏量十分巨大，钛石膏是采用硫酸法生产钛白粉时，为治理酸性废水，加入石灰(或电石渣)以中和大量的酸性废水而产生的以C_aSO₄·2H₂O为主要成分的工业废渣。随着涂料和塑料的需求量增大，钛白粉行业出现了稳步增长的趋势。每生产1吨钛白粉可以产生6－10吨的钛石膏，综合利用率约为10％，是利用率最低的副产石膏。大量排放不仅占用土地，污染环境，破坏生态平衡，而且给钛白粉企业带来了巨大的经济负担影响扩大再生产。利用钛石膏制备石膏晶须，主要方法有常压盐法、水热法、有机溶剂法等，存在过多设备和技术问题。石膏晶须产量小，价格高，市场需求少。石膏晶须产业化需要解决关键制备技术、降低成本，开发市场应用。钛石膏制备白色石膏晶须技术难点之一是晶须品质差，白度低；二是脱色纯化处理使得工艺复杂成本提高；三是传统水热反应制备工艺需要耐腐蚀设备，生产周期长，不安全，成本高；四是废水、废渣处置不当造成二次污染。由于没有理想的综合利用技术造成其大量堆积，因此对其科学高效的技术处置具有现实意义。

发明内容

本发明的目的是钛石膏制备石膏晶须增强水泥基材料的绿色工艺，创新材料技术，遵循生态循环理念设计材料制备工艺流程。从废水和废渣下游资源化利用，到上游设计钛石膏制备石膏晶须的工艺流程，解决制备关键技术，走向产业化，扩大晶须材料应用领域。采用玻璃质材料作为水热反应容器，具有反应温和，流程简便，轻质耐腐蚀，低成本。经过预处理和脱色工艺降低需水量和提高晶须白度。采用硫酸钠转晶剂替代传统工艺浓硫酸，晶须发育好，品质提高，减少工序和设备腐蚀性。滤液的助磨性能，打造绿色环保，低成本，高附加值的可持续性发展的石膏晶须应用产业链。

石膏晶须作为环保、无毒且造价低廉的无机纤维增强材料，正适合作为水泥基材料理想的外加剂。微观上晶须与水泥水化产物相互交织，抑制裂纹产生扩大，增强抗裂，耐高温，防火阻燃，实现能耗最小，资源利用最大化，满足工程对水泥基材料高性能绿色化品质要求。

本发明的方案如下：一种钛石膏制备石膏晶须增强水泥基材料的绿色工艺，钛石膏预处理制备粉体工艺：块状钛石膏105℃烘干24h，粉磨30min，将磨好的钛石膏用保鲜膜覆盖，陈伏7d以上即可使用。否则易出现泛碱现象和需水量增大，影响晶须白度和生产周期长。