用工业废弃物二水钛石膏制备高强α-半水钛石膏的方法
【专利摘要】本发明提供了一种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。将硫酸法生产钛白粉的工业废弃物二水钛石膏置烘箱中烘至恒重，磨细，加水配成浆料；加复合变晶剂得悬浮液，用酸或碱调节其pH值，加入反应釜中，搅拌通入一定压力惰性气体，加热至120-160℃，恒温恒压低速搅拌脱水析晶；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，取出磨细并按一定级配混合即可获得干燥抗压强度超过60MPa的高强α-半水钛石膏。本发明回收利用工业副产二水钛石膏，工艺简单、成本低、效率高，α-半水钛石膏晶体形貌优异，呈现短六棱柱状，尺寸均匀，干燥抗压强度高，产品质量优。
【专利说明】用工业废弃物二水钛石膏制备高强α-半水钛石膏的方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]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:
[0006](I)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°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔；
[0007](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；
[0008](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 ;
[0009]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；
[0010]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；
[0011](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；
[0012](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°C，恒温恒压脱水析晶1-3小时，搅拌速度为20-100转/分钟；
[0013](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°C之间，完全干燥后，得到 短六棱柱α -半水钛石膏晶体；
[0014](7)将步骤(6)的晶体磨细至平均粒径为30~40μπι，即可获得干燥抗压强度超过60MPa的高强α -半水钛石膏。
[0015]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:
[0016]1、将工业废物回收利用，有利于环保；
[0017]2、没有采用单独的干燥设备，而是利用反应釜自身的泄压阀，节约占地面积，节约设备成本；
[0018]3、反应结束后，微开泄压阀并继续加热，利用充足的热量使水变成蒸汽蒸出至完全干燥。完全杜绝了产品二次水化的可能性，保证了高强α-半水钛石膏的纯度；
[0019]4、α -半水钛石膏晶体形貌优异，呈现六棱短柱状，尺寸均匀，由此相态组分及微观形貌所组成产品宏观性能优异，产品标准稠度需水量低，干燥抗压强度突破60MPa，能够扩大钛石膏应用范围。
[0020]本发明具有回收利用工业副产二水钛石膏，工艺简单、成本低、效率高，产品质量优异的特点，是一种新型绿色环保节能的方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0021 ]图1是实施例1所得晶体图。
[0022]
[0023]【具体实施方式】
[0024]本发明的具体步骤是:
[0025]用工业废弃物二水钛石膏制备高强α -半水钛石膏的方法，其特征在于具体步骤如下:
[0026](I)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°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔；
[0027](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；
[0028](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 ;
[0029]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；
[0030]所述变晶剂B为硫酸钾，硫酸铁，硫酸铝，硫酸镁中的一种或或几种；
[0031](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；
[0032](5)将步骤(4)的溶液加入反应釜中，搅拌通入压力0.4~0.6Mpa惰性气体，加热至120-160°C，恒温恒压脱水析晶1-3小时，搅拌速度为20-100转/分钟；
[0033](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°C之间，完全干燥后，得到短六棱柱α -半水钛石膏晶体；
[0034](7)将步骤(6)的晶体磨细至平均粒径为30~40μπι，即可获得干燥抗压强度超过60MPa的高强α -半水钛石膏。 [0035]在本发明中调节pH值对产品外观改善及α -半水钛石膏的脱水析晶生长有极其重要的影响:首先，二水钛石膏原料中的氧化铁与酸液发生Fe203+6H+=2Fe3++3H20反应，形成可溶性盐逐渐溶解于溶液中，以此改善钛石膏中由氧化铁所导致的红色，提高产品白度；其次，在二水钛石膏溶解析晶形成α -半水钛石膏过程中，通过溶液的pH值调节能够有效影响液相离子浓度和α -半水钛石膏的过饱和度,从而决定二水钛石膏脱水进程；同时pH值也影响着转晶剂中络阴离子的数量及存在形式，进而影响络阴离子对α-半水钛石膏(111)晶面生长的抑制作用，最终决定晶体形貌。如果溶液PH值过低，则半水钛石膏过饱和度太大，二水钛石膏脱水速度过快，晶体生长不完整，且较多H+与转晶剂中络阴离子结合后减弱络阴离子对α-半水钛石膏(111)晶面生长的抑制作用，从而形成长针状晶体；而pH值过高，则α -半水钛石膏过饱和度太小，二水钛石膏脱水率低，制备时间长，半水钛石膏含量低且杂质消解不完全。所以本发明工艺通过选择合适的PH值，消解二水钛石膏中的氧化铁杂质，改善产品外观提高产品白度，将Fe杂质转化为有用的阳离子变晶剂，同时加快二水钛石膏脱水进程及促进短六棱柱状高强α-半水钛石膏晶体生长。
[0036]在高强α -半水钛石膏制备过程中，如果没有任何外界干扰，由于表面能作用，半水钛石膏晶核的Z轴生长速度远高于其他晶轴，最终将形成针状晶体。因此，制备短六棱柱状晶体的常用方法就是添加变晶剂，使其在晶体的某个晶面上做选择性吸附，同时改变晶面的比表面自由能，这样改变晶体的生长习性，阻碍晶体生长基元过度向Z轴贴附，从而降低该晶轴方向上的生长速率，而其他晶轴相对发育正常，最终得到短六棱柱状晶体。
[0037]掺加的变晶剂A溶解后能够电离出多元羧酸根离子，而变晶剂B则能电离出金属阳离子Μη+，悬浮液中酸液的应用也使氧化铁杂质消解并转化为Fe3+，而负吸附性极强的[RC00_]n能够与上述阳离子产生吸附配位，其作用形式为[RCOOln基团一端与(111)晶面的Ca2+发生吸附连接，另一端则与Μη+、Fe3+连接，结果在(111)面上形成一层由有机大分子吸附金属离子构成的网络状“缓冲薄膜”。根据周期性键链(PBC)理论的观点，结晶生长基元要结合到吸附有上述网络状薄膜的晶面上比较困难的，因为它要破坏晶面上已存在的网络状薄膜的吸附键后，才能向晶面结合。因此说网状薄膜阻碍了结晶基元在该晶面上的结合，从而减缓了石膏晶体在各轴方向上的生长速度，使各个方向的生长速率接近平衡，使产物生长出短六棱柱状晶体。
[0038] 采用水热法制备α -半水钛石膏工艺中，二水钛石膏转变为半水钛石膏是溶解析晶过程，即二水钛石膏在水溶液中热处理时，首先发生脱水，如果条件适合则可以从二水钛石膏晶格中脱出一个半分子的结晶水，形成半水钛石膏的雏晶及晶核。在液态水包围的环境中，雏晶很快溶解在液相中，当液相的半水钛石膏浓度达到过饱和时，晶核从溶液中析出，S042_、Ca2+等生长基元在晶核表面附着生长，形成粗大的致密的高强α-半水钛石膏晶体。在这样一个溶解析晶过程中，晶体的生长是一个缓慢而有序的过程，需要相对静止的生长环境，而常规水热法工艺中，当在100°C以上进行升温和保温操作时，釜内的悬浮液会始终处于沸腾状态，气泡不间断的由悬浮液底部向液面翻腾，形成一个极具变化的混沌状态，极大的干扰半水钛石膏晶体的正常生长；周围剧烈扰动的环境会导致晶体生长错位、空缺。再者，由于原料二水钛石膏杂质含量高，晶体生长过程中各类质点的激烈无序的运动极易导致杂质进入α-半水钛石膏晶格中，形成尺寸不均一，晶体有缺陷，形貌各异的高强α -半水钛石膏，极大影响产品性能。
[0039]本发明通入足量的惰性气体，在悬浮液面上形成较高的外压，使其大于结晶温度所对应的饱和蒸汽压，溶液快速平静升温而不会有任何沸腾状态，并且较小速率的圆周搅拌也使各生长基元之间处于相对静止的状态，非常有利于结晶的进行；同时，釜内气压的选择必须匹配二水钛石膏脱水的温度，气压过大或者过小都会影响产品性能。因此，在本发明中所得高强α -半水钛石膏晶体尺寸粗大、表面平整无缺陷、棱角清晰。
[0040]本发明没有采用单独的干燥设备，而是利用反应釜自身的泄压阀。反应结束后，微开泄压阀并继续加热，并保证体系内温度在100-150°C之间，利用充足的热量使水变成蒸汽蒸出至完全干燥。这样的干燥方式完全杜绝了产品二次水化的可能性，同时节约占地面积，节约设备成本，节省人力，绿色环保。
[0041]半水钛石膏粉加水拌和后，首先在水中溶解。，由于室温下半水钛石膏溶解度大于二水钛石膏，当溶液达到半水钛石膏的饱和溶解度时，二水钛石膏已处于高度过饱和状态，此时二水钛石膏会自发形成晶核析出并生长。当半水钛石膏颗粒较小时，颗粒表面积大，与水接触多，溶液过饱和度较高，形成二水钛石膏晶核较多，晶粒较细，构成的交织结晶结构网上的结晶接触点多，产生缺陷几率增加。同时，由于α-半水钛石膏颗粒小，比表面积大，标准稠度用水量增多，直接导致气孔增多，产品抗压强度降低；半水钛石膏颗粒尺寸过大也对产品性能产生不利影响，因为α -半水钛石膏与水反应时，一薄层水化产物迅速生成并覆盖在未水化颗粒表面形成物理屏障，阻止自由水突破晶体颗粒水化外壳进一步与内部α -半水钛石膏接触并发生水化反应，水化速率慢且最终水化率也低，水化产物的抗压强度也会降低。因此，获得晶粒均匀、晶形良好的晶体，并使二水钛石膏硬化后形成密实的结晶结构网，才可获得较高的干燥抗压强度。采用本发明工艺所制备的产品外观尺寸规格如下:α -半水钛石膏晶体形貌为短六棱柱状,长径比为1.2:1~2:1,平均粒径为30~40 μ m,这个规格尺寸产品的标准稠度需水量适中、干燥抗压强度高。
[0042]本发明通过合适pH值调节、变晶剂复配、惰性气体应用及粉磨干燥工序等各关键点掌握，能够将二水钛石膏转变为干燥抗压强度超过60MPa的高强α -半水钛石膏，实现工业废弃物的高值利用。
[0043]下面结合实施例详述本发明。
[0044]实施例1、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取1000份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为50%的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量1.1%的变晶剂，其中柠檬酸钠1份，硫酸铝10份，用2mol/L盐酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整其pH为4.5，搅拌并通入0.4MPa氮气，然后升温至140°C，搅拌速度为60转/分钟，恒温恒压脱水析晶3小时，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°c，完全干燥后，得到短六棱柱状晶体如图1所示，磨细到10-50μπι，按10-20 μ m占25%，20-40 μ m占60%，40-50 μ m占15%配料后，即可获得干燥抗压强度为65MPa的高强α-半水钛石膏粉。
[0045]实施例2、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取1000份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为50%的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量1.1%的变晶剂，其中柠檬酸钠1份，硫酸铝10份，用2mol/L盐酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整其pH为1.0,搅拌并通入0.5MPa氮气，然后升温至140°C，搅拌速度为60转/分钟，恒温恒压脱水析晶3小时，开启放气阀门泄压至0.1MPa以内，继续加热，保持釜内温度在110°C，完全干燥后，磨细到10-50μπι，按10-20μπι占25%，20-40μπι占60%, 40-50 μ m占15%配料后，即可获得干燥抗压强度为25MPa的高强α -半水钛石膏粉。
[0046]实施例3、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取1000份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为50%的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量 1.1%的变晶剂，其中柠檬酸钠1份，硫酸铝10份，用2mol/L盐酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整其pH为4.5，搅拌并通入0.4MPa氮气，然后升温至140°C，搅拌速度为60转/分钟，恒温恒压脱水析晶3小时，开启放气阀门泄压至0.1MPa以下内，继续加热，保持釜内温度在120°C，完全干燥后，磨细到10-50 μ m，按10-20 μ m占25%，20-40 μ m占60%，40-50 μ m占15%配料后，即可获得干燥抗压强度为65MPa的高强α -半水钛石膏粉。
[0047]实施例4、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取1000份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为50%的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量1.1%的变晶剂，其中柠檬酸钠1份，硫酸铝5份，硫酸镁5份，用2mol/L盐酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整浆料pH为5.5，搅拌并通入0.4MPa空气，然后升温至140°C，搅拌速度为20转/分钟，恒温恒压脱水析晶3小时，开启放气阀门泄压至0.1MPa以内，继续加热，保持釜内温度在130°C，完全干燥后，磨细到10-50μπι，按10-20μπι占20%，20-40 μ m占60%，40-50 μ m占20%配料后，即可获得干燥抗压强度为62MPa的高强α -半水钛石骨粉。
[0048]实施例5、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取1000份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为50%的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量1.1%的变晶剂，其中柠檬酸钠1份，硫酸铝10份，用2mol/L盐酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整其pH为4.0，搅拌并通入0.4MPa氩气，然后升温至140°C，搅拌速度为40转/分钟，恒温恒压脱水析晶3小时，开启放气阀门泄压至0.1MPa以下内，继续加热，保持釜内温度在140°C，完全干燥后，磨细到10-50 μ m，按10-20 μ m占30%，20-40 μ m占60%，40-50 μ m占10%配料后，即可获得干燥抗压强度为60MPa的高强α -半水钛石膏粉。
[0049]实施例6、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取1000份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为50%的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量1.1%的变晶剂，其中柠檬酸钠1份，硫酸铝10份，用lmol/L硫酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整其pH为3.5，搅拌并通入0.4MPa 二氧化碳气体，然后升温至140°C，搅拌速度为80转/分钟，恒温恒压脱水析晶3小时，开启放气阀门泄压至0.1MPa以下内，继续加热，保持釜内温度在150°C，完全干燥后，磨细到10-50 μ m，按10-20 μ m占20%，20-40 μ m占70%，40-50 μ m占10%配料后，即可获得干燥抗压强度为56MPa的高强α -半水钛石骨粉。
[0050]实施例7、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取800份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为40%的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量2%的变晶剂，其中酒石酸钾钠4份，柠檬酸钠4份，硫酸镁8份，用Imol/L硫酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整其pH为4.5，搅拌并通入0.4MPa氮气，然后升温至140°C，搅拌速度为100转/分钟，恒温恒压脱水析晶3小时，开启放气阀门泄压至0.1MPa以下内，继续加热，保持釜内温度在110°C，完全干燥，磨细到10-50 μ m，按10-20 μ m占25%，20-40 μ m占60%，40-50 μ m占15%配料后，即可获得干燥抗压强度为63MPa的高强α -半水钛石骨粉。
[0051]实施例8、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取600份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为30%的二水钛石膏悬浆料，加入二水钛石膏重量0.5%的变晶剂，其中马来酸1.5份，硫酸钾1.5份，用2mol/L盐酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整其pH为2.5，搅拌并通入0.5MPa氮气，然后升温至150°C，搅拌速度为60转/分钟，恒温恒压脱水析晶2小时，开启放气阀门泄压至0.1MPa以内，继续加热，保持釜内温度在110°C，完全干燥后，磨细到10-50μπι，按10-20μπι占25%，20-40μπι占60%, 40-50 μ m占15%配料后，即可获得干燥抗压强度为57MPa的高强α -半水钛石膏粉。
[0052]实施例9、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取400份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为20%的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量3%的变晶剂，其中丙二酸1份，柠檬酸钠1份，硫酸铁10份，用2mol/L盐酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整浆料pH为4.5，搅拌并通入0.4MPa氮气，然后升温至140°C，搅拌速度为60转/分钟，恒温恒压脱水析晶3小时，开启放气阀门泄压至0.1MPa以内，继续加热，保持釜内温度在110°C，完全干燥后，磨细到10-50μπι，按10-20μπι占25%，20-40 μ m占60%，40-50 μ m占15%配料后，即可获得干燥抗压强度为50MPa的高强α -半水钛石膏粉。
[0053]实施例10、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取200份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为10%的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量0.5%的变晶 剂，其中柠檬酸钠0.5份，硫酸铝0.5份，用2mol/L盐酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整其pH为4.5，搅拌并通入0.4Mpa氦气，然后升温至140°C，搅拌速度为60转/分钟，恒温恒压脱水析晶3小时，开启放气阀门泄压至0.1MPa以下内，继续加热，保持釜内温度在110°C，完全干燥后，磨细到10-50μπι，按10-20μπι占25%，20-40μπι占60%, 40-50 μ m占15%配料后，即可获得干燥抗压强度为66MPa的高强α -半水钛石膏粉。[0054]实施例11、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取1000份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为50%的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量1.1%的变晶剂，其中柠檬酸钠1份，硫酸铝10份，用2mol/L盐酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整其pH为4.5，搅拌并通入0.6MPa氮气，然后升温至160°C，搅拌速度为60转/分钟，恒温恒压脱水析晶2小时，开启放气阀门泄压至0.1MPa以内，继续加热，保持釜内温度在110°C，完全干燥后，磨细到10-50μπι，按10-20μπι占25%，20-40μπι占60%, 40-50 μ m占15%配料后，即可获得干燥抗压强度为63MPa的高强α -半水钛石膏粉。
[0055]实施例12、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取1000份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为50%的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量1.1%的变晶剂，其中柠檬酸钠1份，硫酸铝10份，用2mol/L盐酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整其pH为4.5，搅拌并通入0.5MPa氮气，然后升温至150°C，搅拌速度为60转/分钟，恒温恒压脱水析晶I小时，开启放气阀门泄压至0.1MPa以内，继续加热，保持釜内温度在110°C，完全干燥后，磨细到10-50μπι，按10-20μπι占25%，20-40μπι占60%, 40-50 μ m占15%配料后，即可获得干燥抗压强度为55MPa的高强α -半水钛石膏粉。
[0056]实施例13、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取1000份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为50%浓度的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量1.1%的变晶剂，其中柠檬酸钠1份，硫酸铝8份，硫酸钾2份，用2mol/L盐酸或2mo l/L氢氧化钠溶液调整浆料pH为4.5，搅拌并通入0.4MPa氮气，然后升温至130°C，搅拌速度为60转/分钟，恒温恒压脱水析晶3小时，开启放气阀门泄压至
0.1MPa以内，继续加热，保持釜内温度在110°C，完全干燥后，磨细到10-50 μ m，按10-20 μ m占25%，20-40 μ m占60%，40-50 μ m占15%配料后，即可获得干燥抗压强度为54MPa的高强α-半水钛石膏粉。
[0057]实施例14、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取1000份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为50%的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量1.1%的变晶剂，其中柠檬酸钠1份，硫酸铝10份，用2mol/L盐酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整其pH为4.5，搅拌并通入0.4MPa氮气，然后升温至120°C，搅拌速度为60转/分钟，恒温恒压脱水析晶3小时，开启放气阀门泄压至0.1MPa以内，继续加热，保持釜内温度在110°C，完全干燥后，磨细到10-50μπι，按10-20μπι占25%，20-40μπι占60%, 40-50 μ m占15%配料后，即可获得干燥抗压强度为43MPa的高强α -半水钛石膏粉。
[0058]实施例15、将二水钛石膏置80°C烘箱中烘至恒重，取出磨细，过200目筛孔，取1000份加入到高压反应釜内，加入适量的水，配成质量百分比浓度为50%的二水钛石膏浆料，加入二水钛石膏重量1.1%的变晶剂，其中柠檬酸钠1份，硫酸铝10份，用2mol/L盐酸或2mol/L氢氧化钠溶液调整其pH为4.5，搅拌并通入0.4MPa氮气，然后升温至120°C，搅拌速度为60转/分钟，恒温恒压脱水析晶2小时，开启放气阀门泄压至0.1MPa以内，继续加热，保持釜内温度在110°C，完全干燥后，磨细到10-50μπι，按10-20μπι占25%，20-40μπι占60%, 40-50 μ m占15%配料后，即可获得干燥抗压强度为35MPa的高强α -半水钛石膏粉。
【权利要求】
1.用工业废弃物二水钛石膏制备高强α-半水钛石膏的方法，其特征在于具体步骤如下: (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°C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，丙二酸的一种或几种； 所述变晶剂B为硫酸钟，硫酸铁，硫酸招，硫酸续中的一种或几种； (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°C，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°C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。
2.根据权利要求1所述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，其特征在于工业废弃物二水钛石膏是含有一定量的Fe2O3杂质及大量游离水，表观呈暗红色极具黏性的二水钛石膏。
3.根据权利要求1所述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，其特征在于将步骤(6)的晶体磨细到10-50μπι，按10-20μπι占20_30%，20-40 μ m占60-70%, 40-50 μ m占10-20%配料，得平均粒径为30~40 μ m的α -半水钛石膏粉。
4.根据权利要求1所述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，其特征在于所用惰性气体为不溶于水或微溶于水的氮气、空气、氩气、氦气、二氧化碳气体中一种。
【文档编号】C04B11/26GK103964716SQ201410138164
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】任小明, 赵辉, 蒋涛, 张刚申, 张群朝, 周威, 董兵海, 郝同辉, 金纯 , 莫甲新, 江莉莉, 黄正刚 申请人:湖北大学