CN105084930B - 一种用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，包括：将氟石膏研磨粉碎，热处理；将高岭土加水后调制得到矿浆，加入六偏磷酸钠和氢氧化钠，水浴搅拌，静置，取上层泥浆离心分离，烘干，粉碎，得到改性高岭土；在经热处理后的氟石膏中加入脱硫石膏、磷石膏、水后搅拌均匀，升温加入改性高岭土，搅拌，冷却静置，加入激发剂混匀，焙烧，冷却至室温，依次加入轻质材料、混合纤维、保水剂、活性剂、聚乙烯醇、发泡调节剂搅拌均匀，静置陈化，细磨，得到所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉。本发明所述改性氟石膏粉凝结时间短，力学强度优异，其各项性能指标均超过了粉刷石膏标准的要求，可作为墙体抹面材料使用，使废弃氟石膏变废为宝。

Description

一种用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法

技术领域

本发明涉及氟石膏技术领域，尤其涉及一种用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法。

背景技术

氟石膏是氢氟酸(HF)制备过程中的副产品,全国无水HF的产量每年约为6.5万t，而制造每吨HF产生氟石膏约3.5t，总计氟石膏产生量约23万t/年。氟石膏主要成分是无水硫酸钙(CaSO4)，因其难溶于水、水化缓慢、凝结能力差，且不具有早期强度一般无法被有效利用。目前，部分氟石膏用作水泥的外加剂，而大部分氟石膏在稍加中和处理后就作为一种固体废弃物堆存，直接堆存不仅占有土地，还污染土壤和地下水环境。

但氟石膏也有其自身的优势：产生氟石膏的原料酸和萤石纯度很高，并且反应处于无水状态，所产氟石膏为无水石膏，CaSO₄含量高达95％以上，在石膏资源中是一种难得的品级资源。从氟化氢反应炉中排出的未经长期堆放，未加水处理的新鲜氟石膏用于生产建筑石膏又有以下优势：纯度高、杂质少、无须煅烧处理、无须破碎,粉磨工作量少。粉刷石膏是一种新型建筑抹灰材料，具有粘结力强，质量轻，不易干缩裂缝、起鼓等优点，尤其适合墙体改革后的加气混凝土砌块内墙抹灰。氟石膏作为一种工业废渣，由于凝结缓慢、强度低、膨胀严重，不能直接作为建筑材料使用。如果能对氟石膏废渣进行改性处理，将其转变为石膏建筑材料以粉刷石膏的形式加以利用，化害为利、变废为宝，势必对我国的建材业发展起到积极的推动作用。

因此，通过对将氟石膏通过各种外加剂的添加克服其固有缺陷，使其达到建筑石膏要求，是实现工业副产品氟石膏资源化有效利用的途径之一，并且对保护生态环境具有十分重要的意义。

发明内容

本发明提出了一种用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，制备得到的改性氟石膏粉凝结时间短，力学强度优异，其各项性能指标均超过了粉刷石膏标准的要求，可作为墙体抹面材料使用，使废弃氟石膏变废为宝。

本发明提出了一种用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，包括如下步骤：

S1、将氟石膏放入球磨机中研磨粉碎至粒径≤8mm，在120-150℃下热处理2-4h；

S2、将高岭土加水后调制得到浓度20-30wt％的矿浆，以高岭土为基准加入1.2-1.6wt％的六偏磷酸钠和0.4-0.8wt％的氢氧化钠，在30-50℃水浴中搅拌30-60min，静置20-40min，取上层泥浆离心分离，烘干，粉碎至粒径≤8mm，得到改性高岭土；

S3、按重量份在100份经S1中热处理后的氟石膏中加入6-10份脱硫石膏、3-6份磷石膏、30-50份水后搅拌均匀，升温至30-40℃后加入10-20份S2得到的改性高岭土，搅拌1-2h，冷却静置15-20h，加入3-8份激发剂混匀，在80-180℃下焙烧1-3h，冷却至室温，加水调节湿度为5-10wt％，依次加入3-6份轻质材料、2-5份混合纤维、1-3份保水剂、0.2-0.5份活性剂、0.2-1.2份聚乙烯醇、1-2份发泡调节剂搅拌均匀，静置陈化3-5h，细磨至粒径≤0.147mm，得到所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉；

其中，所述混合纤维是质量配比1:1-3的玻璃纤维和有机纤维组成的混合物；所述玻璃纤维为高碱玻璃纤维，氧化钠含量为13-16％；有机纤维由低熔点PET纤维和聚丙烯纤维组成。

优选地，在S1中，将氟石膏废渣放入球磨机中研磨粉碎至粒径≤5mm，在130-140℃下热处理2.2-3.5h。

优选地，在S2中，将高岭土加水后调制得到浓度23-27wt％的矿浆，以高岭土为基准加入1.3-1.5wt％的六偏磷酸钠和0.5-0.6wt％的氢氧化钠，32-38℃水浴中搅拌40-50min，静置33-36min，取上层泥浆离心分离，烘干，粉碎至粒径≤5mm，得到改性高岭土。

优选地，在S3中，所述激发剂包括盐类激发剂和碱类激发剂，优选地，所述盐类激发剂选自硫酸钙、硫酸钠、碳酸钠、碳酸钾、硫酸铝中的一种或多种；所述碱类激发剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氟化钠中的一种或多种。

优选地，在S3中，所述轻质材料是由重量配比为1:5-7:3-5的膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、聚苯乙烯塑料颗粒组成。

优选地，在S3中，所述活性剂选自铝酸三钙、三乙醇胺、氯化钙、硫代硫酸钠、碳酸钙、氯化镁、硅酸钠中的一种或几种。

优选地，在S3中，所述保水剂是有机保水剂，优选地，所述有机保水剂是由硬脂酸、石蜡、聚乙烯乳化而成的均匀乳液。

优选地，在S3中，所述发泡调节剂是由重量配比为1:0.3-0.5:6-8的NaOH、骨胶和松香配制而成。

优选地，制备所述发泡调节剂包括，将NaOH溶于水中配制成相对密度为1.1-1.2的溶液,煮沸后加入松香，搅拌至松香全部溶解，再加入骨胶,冷却后室温存放得到所述发泡剂调节剂。

本发明所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，首先采用了研磨粉碎和热处理的方法，改变、破坏了改性氟石膏的结晶格子，增加其晶格畸变和缺陷，增大其比表面积和表面结构的不规则性，提高了改性氟石膏的水化活性，促进了改性氟石膏的硬化性能；其次通过对高岭土进行改性提高其矿石品味，在后续加入以氟石膏为基体制备粉刷石膏的过程中，使氟石膏内部生成硬性矿物，并填充于水合氟石膏晶体间隙中，使其界面形成牢固的多晶粘土聚集体，从而改善土体颗粒相界面接触的本质，使其产生较高的强度和水稳定性；最后在氟石膏中添加了脱硫石膏和磷石膏，三者混合结构致密，提高了改性后氟石膏的强度；通过加入盐类激发剂和碱类激发剂复合的激发剂，改善并提高氟石膏的水化活性及凝结极慢的特性，增强氟石膏的活化性能；加入的轻质材料对氟石膏材料在高温时有较好的补强作用，并可显著提高冲击强度，大大改善氟石膏高温时耐磨性能；混合纤维在氟石膏中分布均匀，且各纤维束各向分布，提高了氟石膏的抗折强度和抗压强度，其既可降低材料的密度，减少其磨损量，也会降低材料的摩擦系数；其中玻璃纤维和有机纤维组成的混合纤维可显著提高在氟石膏粉高温时的稳定性能；发泡剂调节剂的加入则能有效减小氟石膏材料的表观容重和导热系数。

本发明所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，在适宜的外加改性剂作用下，改变氟石膏水化反应过程的化学反应动力学性质，提高其溶解速度和水化速度，促进氟石膏晶须各向均匀生长，形成各向晶须发达的网状结构，缩短凝结时间，提高晶体早期强度，同时通过细磨至特定粒度，减小了氟石膏粉原料的颗粒细度，增大了颗粒的表面积，从而提高了它们的活性，对氟石膏活性有很大的改善作用，最终将其转变为合格的粉刷石膏材料。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做出详细说明。

实施例1

本实施例所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氟石膏放入球磨机中研磨粉碎至粒径≤8mm，在120℃下热处理4h；

S2、将高岭土加水后调制得到浓度20wt％的矿浆，以高岭土为基准加入1.6wt％的六偏磷酸钠和0.4wt％的氢氧化钠，在50℃水浴中搅拌30min，静置40min，取上层泥浆离心分离，烘干，粉碎至粒径≤8mm，得到改性高岭土；

S3、按重量份在100份S1中热处理后的氟石膏中加入6份脱硫石膏、6份磷石膏、30份水后搅拌均匀，升温至40℃后加入10份S2得到的改性高岭土，搅拌2h，冷却静置15h，加入8份激发剂混匀，在80℃下焙烧3h，冷却至室温，加水调节湿度为5wt％，依次加入6份轻质材料、2份混合纤维、3份保水剂、0.2份活性剂、1.2份聚乙烯醇、1份发泡调节剂搅拌均匀，静置陈化5h，细磨至粒径≤0.147mm，得到所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉；

其中，所述混合纤维由质量配比1:1的玻璃纤维和有机纤维组成的混合物；所述玻璃纤维为高碱玻璃纤维，氧化钠含量为16％；有机纤维是由低熔点PET纤维和聚丙烯纤维组成；所述激发剂包括硫酸钙和氢氧化钠；所述轻质材料是由重量配比1:5:5的膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、聚苯乙烯塑料颗粒组成；所述活性剂为铝酸三钙；所述保水剂是由硬脂酸、石蜡、聚乙烯乳化而成的均匀乳液；所述发泡调节剂是由重量配比为1:0.3:8的NaOH、骨胶和松香配制而成。

实施例2

本实施例所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氟石膏放入球磨机中研磨粉碎至粒径≤8mm，在150℃下热处理2h；

S2、将高岭土加水后调制得到浓度30wt％的矿浆，以高岭土为基准加入1.2wt％的六偏磷酸钠和0.8wt％的氢氧化钠，在30℃水浴中搅拌60min，静置20min，取上层泥浆离心分离，烘干，粉碎至粒径≤5mm，得到改性高岭土；

S3、按重量份在100份S1中热处理后的氟石膏中加入10份脱硫石膏、3份磷石膏、50份水后搅拌均匀，升温至30℃后加入20份S2得到的改性高岭土，搅拌1h，冷却静置20h，加入3份激发剂混匀，在180℃下焙烧1h，冷却至室温，加水调节湿度为10wt％，依次加入3份轻质材料、5份混合纤维、1份保水剂、0.5份活性剂、0.2份聚乙烯醇、2份发泡调节剂搅拌均匀，静置陈化3h，细磨至粒径≤0.147mm，得到所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉；

其中，所述混合纤维由质量配比1:3的玻璃纤维和有机纤维组成的混合物；所述玻璃纤维为高碱玻璃纤维，氧化钠含量为13％；有机纤维是由低熔点PET纤维和聚丙烯纤维组成；所述激发剂包括硫酸钠和氢氧化钾；所述轻质材料是由重量配比1:7:3的膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、聚苯乙烯塑料颗粒组成；所述活性剂为三乙醇胺；所述保水剂是由硬脂酸、石蜡、聚乙烯乳化而成的均匀乳液；所述发泡调节剂是由重量配比为1:0.5:6的NaOH、骨胶和松香配制而成。

实施例3

本实施例所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氟石膏放入球磨机中研磨粉碎至粒径≤6mm，在130℃下热处理3.5h；

S2、将高岭土加水后调制得到浓度23wt％的矿浆，以高岭土为基准加入1.5wt％的六偏磷酸钠和0.5wt％的氢氧化钠，在38℃水浴中搅拌50min，静置33min，取上层泥浆离心分离，烘干，粉碎至粒径≤6mm，得到改性高岭土；

S3、按重量份在100份S1中热处理后的氟石膏中加入8份脱硫石膏、4份磷石膏、40份水后搅拌均匀，升温至35℃后加入15份S2得到的改性高岭土，搅拌1.5h，冷却静置17h，加入5份激发剂混匀，在130℃下焙烧2h，冷却至室温，加水调节湿度为7wt％，依次加入4份轻质材料、3份混合纤维、2份保水剂、0.3份活性剂、0.7份聚乙烯醇、1.5份发泡调节剂搅拌均匀，静置陈化4h，细磨至粒径≤0.147mm，得到所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉；

其中，所述混合纤维由质量配比1:2的玻璃纤维和有机纤维组成的混合物；所述玻璃纤维为高碱玻璃纤维，氧化钠含量为14％；有机纤维是由低熔点PET纤维和聚丙烯纤维组成；所述激发剂包括盐类激发剂和碱类激发剂，所述盐类激发剂为碳酸钠、碳酸钾、硫酸铝；所述碱类激发剂为氟化钠；所述轻质材料是由重量配比1:6:4的膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、聚苯乙烯塑料颗粒组成；所述活性剂为氯化钙、硫代硫酸钠；所述保水剂是由硬脂酸、石蜡、聚乙烯乳化而成的均匀乳液；所述发泡调节剂是由重量配比为1:0.4:7的NaOH、骨胶和松香配制而成。

实施例4

本实施例所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氟石膏放入球磨机中研磨粉碎至粒径≤4mm，在140℃下热处理2.2h；

S2、将高岭土加水后调制得到浓度27wt％的矿浆，以高岭土为基准加入1.3wt％的六偏磷酸钠和0.6wt％的氢氧化钠，在32℃水浴中搅拌40min，静置36min，取上层泥浆离心分离，烘干，粉碎至粒径≤4mm，得到改性高岭土；

S3、按重量份在100份S1中热处理后的氟石膏中加入9份脱硫石膏、5份磷石膏、35份水后搅拌均匀，升温至38℃后加入18份S2得到的改性高岭土，搅拌1.3h，冷却静置18h，加入6份激发剂混匀，在140℃下焙烧2h，冷却至室温，加水调节湿度为8wt％，依次加入5份轻质材料、4份混合纤维、2份保水剂、0.4份活性剂、0.8份聚乙烯醇、1.8份发泡调节剂搅拌均匀，静置陈化4.5h，细磨至粒径≤0.147mm，得到所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉；

其中，所述混合纤维由质量配比1:2的玻璃纤维和有机纤维组成的混合物；所述玻璃纤维为高碱玻璃纤维，氧化钠含量为15％；有机纤维是由低熔点PET纤维和聚丙烯纤维组成；所述激发剂包括硫酸铝和碱类激发剂；所述碱类激发剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氟化钠；所述轻质材料是由重量配比1:6:4的膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、聚苯乙烯塑料颗粒组成；所述活性剂为氯化镁、硅酸钠；所述保水剂是由硬脂酸、石蜡、聚乙烯乳化而成的均匀乳液；所述发泡调节剂是由重量配比为1:0.4:7的NaOH、骨胶和松香配制而成。

对实施例1-4进行性能测试，实施例1-4中所制备得到的用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的各性能平均参数如下：初凝时间15min，终凝时间35min；24h后测定的抗折强度1.90MPa，抗压强度7.25MPa，粘接强度8.38MPa；容重为671kg/m³，导热系数为0.17W/m·K，保水率为92.0％，满足《建筑石膏(GB/T9776-2008)》建筑石膏粉要求。

本发明提出了一种用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，所述改性氟石膏粉，不仅满足粉刷石膏的吸水率、强度等要求，而且密实性好，导热系数低、产品综合性能优良，且制备工艺简单。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将氟石膏放入球磨机中研磨粉碎至粒径≤8mm，在120-150℃下热处理2-4h；

S2、将高岭土加水后调制得到浓度20-30wt％的矿浆，以高岭土为基准加入1.2-1.6wt％的六偏磷酸钠和0.4-0.8wt％的氢氧化钠，在30-50℃水浴中搅拌30-60min，静置20-40min，取上层泥浆离心分离，烘干，粉碎至粒径≤8mm，得到改性高岭土；

S3、按重量份在100份S1中热处理后的氟石膏中加入6-10份脱硫石膏、3-6份磷石膏、30-50份水后搅拌均匀，升温至30-40℃后加入10-20份S2得到的改性高岭土，搅拌1-2h，冷却静置15-20h，加入3-8份激发剂混匀，在80-180℃下焙烧1-3h，冷却至室温，加水调节湿度为5-10wt％，依次加入3-6份轻质材料、2-5份混合纤维、1-3份保水剂、0.2-0.5份活性剂、0.2-1.2份聚乙烯醇、1-2份发泡调节剂搅拌均匀，静置陈化3-5h，细磨至粒径≤0.147mm，得到所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉；

其中，所述混合纤维由质量配比1:1-3的玻璃纤维和有机纤维组成的混合物；所述玻璃纤维为高碱玻璃纤维，氧化钠含量为13-16％；有机纤维是由低熔点PET纤维和聚丙烯纤维组成。

2.根据权利要求1所述的用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，其特征在于，在S1中，将氟石膏放入球磨机中研磨至粒径≤5mm，在130-140℃下热处理2.2-3.5h。

3.根据权利要求1或2所述的用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，其特征在于，在S2中，将高岭土加水后调制得到浓度23-27wt％的矿浆，以高岭土为基准加入1.3-1.5wt％的六偏磷酸钠和0.5-0.6wt％的氢氧化钠，在32-38℃水浴中搅拌40-50min，静置33-36min，取上层泥浆离心分离，烘干，粉碎至粒径≤5mm，得到改性高岭土。

4.根据权利要求1或2所述的用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，其特征在于，在S3中，所述激发剂包括盐类激发剂和碱类激发剂。

5.根据权利要求4所述的用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，所述盐类激发剂选自硫酸钙、硫酸钠、碳酸钠、碳酸钾、硫酸铝中的一种或几种；所述碱类激发剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氟化钠中的一种或几种。

6.根据权利要求1或2所述的用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，其特征在于，在S3中，所述轻质材料是由重量配比1:5-7:3-5的膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、聚苯乙烯塑料颗粒组成。

7.根据权利要求1或2所述的用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，其特征在于，在S3中，所述活性剂选自铝酸三钙、三乙醇胺、氯化钙、硫代硫酸钠、碳酸钙、氯化镁、硅酸钠中的一种或几种。

8.根据权利要求1或2所述的用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，其特征在于，在S3中，所述保水剂是有机保水剂。

9.根据权利要求8所述的用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，其特征在于，所述有机保水剂是由硬脂酸、石蜡、聚乙烯乳化而成的均匀乳液。

10.根据权利要求1或2所述的用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，其特征在于，在S3中，所述发泡调节剂是由重量配比为1:0.3-0.5:6-8的NaOH、骨胶和松香配制而成。

11.根据权利要求10所述的用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制备方法，其特征在于，制备所述发泡调节剂包括，将NaOH溶于水中配制成相对密度为1.1-1.2的溶液,煮沸后加入松香，搅拌至松香全部溶解，再加入骨胶,冷却后室温存放得到所述发泡剂调节剂。