CN108996935A - 一种以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法 - Google Patents

一种以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法 Download PDF

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王小玲
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients

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Abstract

本发明提供了一种以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法，主要原料为钛石膏和苛化白泥渣，两种主要原料均为化工生产中的副产品，将两种混合起来使用，不但可以减少工业废渣，而且可以酸碱中和，从而对钛石膏中的铅、锌、铜、镉、汞、砷、铬等重金属元素进行固定；加入微量的石墨烯并进行研磨，可以提高钛石膏和苛化白泥渣的反应效果，并且提升对重金属元素的固定效果；研磨后倒入挤压机中挤压成砖块，成型所需的物料含水率要求低，再进行自然堆置晾干后，即可进行正常运输，能够满足水泥厂的下料要求。

Description

一种以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别地，涉及一种以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法。
背景技术
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二水石膏为主要成分的废渣。
近年来，在有色冶炼污水处理理工艺中，采用石灰/电石泥法作为除砷剂，聚合硫酸铁作为絮凝剂，在高pH值条件下，与污水中的砷生成砷酸铁的同时还会产生含有氢氧化铁胶体，溶液中的砷酸根与氢氧化铁还可以发生吸附共沉，经过压滤后呈粘稠状污泥，因含有三价铁离子而呈红、黄色，一般称为红泥、黄泥或废石膏，因与硫酸法生产钛白粉污酸处理工艺类似，这种含有二水石膏为主要成份的有色冶炼污酸中和渣也称之为钛石膏。
钛石膏的主要成分是二水硫酸钙, 含有一定的杂质, 一般具有如下几方面的性质。
a.含水量高、粘度大、杂质含量高；
b.呈弱酸性；
c.从废渣处理车间出来时, 先是灰褐色, 置于空气中二价铁离子逐渐被氧化成三价铁离子而变成红色(偏黄), 故又名红泥, 红、黄石膏；
d.有时会含有少量放射性物质, 我国尚未见有放射性超标的报道。
e.一般含有铅、锌、铜、镉、汞、砷、铬等重金属元素，无害化处置后可以资源综合利用。
钛石膏，可以用来制作无烧砖和应用于水泥缓凝剂，我国每年约产生32～48万t的钛石膏，几乎没有得到利用。钛石膏的排放不仅占用大量土地、污染环境，而且给钛白粉企业造成了很大的经济负担。
中国发明专利CN104016602A公开了一种工业废渣钛石膏用作水泥配料的制备方法。该配料以工业废渣钛石膏为主要原材料，以粉煤灰为辅料生产的混合钛石膏，可以完全替代天然二水石膏或脱硫石膏作水泥配料；CN104072003A公开了一种钛石膏制备水泥缓凝剂的方法，由钛石膏、磷石膏、硅铝类物质，陈化三日后，得到水泥缓凝剂产品；但是随着人们对环保保护的日渐重视，有必要研究如何将钛石膏进行处理，使里面含有的铅、锌、铜、镉、汞、砷、铬等重金属元素得到固定，不会因为运输和水泥生产过程而污染环境。
发明内容
本发明目的在于提供一种以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法，以解决技术问题。
一种以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法，包括以下步骤:
A、将钛石膏、苛化白泥渣和微量的石墨烯按比例混合后，在水泥球磨机中进行湿法研磨2-3小时；
B、倒入挤压机中挤压成砖块；
C、自然堆置3-5天，即可。
优选的，所述的步骤A中的钛石膏和苛化白泥渣在混合前，需要进行预处理，将其含水率控制在15-25%。
优选的，所述的步骤A中，钛石膏和苛化白泥渣的重量比，以干量计算为：（1.5-3）：1。
优选的，所述的步骤A中，所述的石墨烯得加入量，以干量计算为：钛石膏和苛化白泥渣重量的0.01‰-0.03‰。
我国造纸工业与欧美发达国家的本质区别在于制浆种类。国外以木浆为主，我国木浆、非木浆(稻草、麦草、龙须草、芦苇等为原料)造纸工艺约各占50％。造纸苛化白泥渣是指化学制浆法-烧碱法产生的制浆黑液经提取、蒸发浓缩形成固含量50％～70％的碱和有机物，然后将浓缩液放在碱回收锅炉中燃烧，烧去有机物，得到主要成分是碳酸钠Na2CO3和Na2S的熔融物。熔融物溶于水中形成绿液，加入消化石灰，经过苛化工艺使碳酸钠转化为氢氧化钠，氢氧化钙形成碳酸钙沉淀。苛化后的悬浊液经澄清、洗涤、过滤后的滤液再循环用于制浆，同时得到的沉淀物碳酸钙经过浓缩、真空脱水形成-苛化白泥渣。
苛化过程形成氢氧化钠和碳酸钙沉淀，沉淀碳酸钙就是碱回收过程产生的白泥渣，其中含有部分未反应完全的氢氧化钙(Ca(OH)2)和部分残碱(Na+)，因此苛化白泥渣又称碱性白泥渣。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法，主要原料为钛石膏和苛化白泥渣，两种主要原料均为化工生产中的副产品，将两种混合起来使用，不但可以减少工业废渣，而且可以酸碱中和，从而对钛石膏中的铅、锌、铜、镉、汞、砷、铬等重金属元素进行固定；
2、加入微量的石墨烯并进行研磨，可以提高钛石膏和苛化白泥渣的反应效果，并且提升对重金属元素的固定效果；
3、研磨后倒入挤压机中挤压成砖块，成型所需的物料含水率要求低，再进行自然堆置晾干后，即可进行正常运输，能够满足水泥厂的下料要求。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法，包括以下步骤:
A、将钛石膏、苛化白泥渣和微量的石墨烯按比例混合后，在水泥球磨机中进行湿法研磨2.5小时；
B、倒入挤压机中挤压成砖块；
C、自然堆置4天，即可；
所述的步骤A中的钛石膏和苛化白泥渣在混合前，需要进行预处理，将其含水率控制在15-25%；
所述的步骤A中，钛石膏和苛化白泥渣的重量比，以干量计算为：2：1；
所述的步骤A中，所述的石墨烯得加入量，以干量计算为：钛石膏和苛化白泥渣重量的0.02‰。
实施例2
一种以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法，包括以下步骤:
A、将钛石膏、苛化白泥渣和微量的石墨烯按比例混合后，在水泥球磨机中进行湿法研磨2小时；
B、倒入挤压机中挤压成砖块；
C、自然堆置5天，即可；
所述的步骤A中的钛石膏和苛化白泥渣在混合前，需要进行预处理，将其含水率控制在15%；
所述的步骤A中，钛石膏和苛化白泥渣的重量比，以干量计算为：3：1；
所述的步骤A中，所述的石墨烯得加入量，以干量计算为：钛石膏和苛化白泥渣重量的0.01‰。
实施例3
一种以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法，包括以下步骤:
A、将钛石膏、苛化白泥渣和微量的石墨烯按比例混合后，在水泥球磨机中进行湿法研磨3小时；
B、倒入挤压机中挤压成砖块；
C、自然堆置3天，即可；
所述的步骤A中的钛石膏和苛化白泥渣在混合前，需要进行预处理，将其含水率控制在25%；
所述的步骤A中，钛石膏和苛化白泥渣的重量比，以干量计算为：1.5：1；
所述的步骤A中，所述的石墨烯得加入量，以干量计算为：钛石膏和苛化白泥渣重量的0.03‰。
对比实施例1
将实施例1中的石墨烯去除，其余制备条件不变。
对比实施例2
将实施例1中的苛化白泥渣替换为粉煤灰，其余制备条件不变。
对各实施例和对比实施例中的添加剂中重金属含量进行检测，得到如下数据：
重金属含量（mg/kg） 铅 铜 镉 汞 砷 铬
钛石膏 18 45 1.2 221 125 215
实施例1 17 44 1.2 215 122 210
实施例2 17 43 1.2 214 120 210
实施例3 17 43 1.2 213 120 211
对比实施例1 15 38 1.0 189 105 201
对比实施例2 12 35 0.9 155 89 188
本发明中的水泥添加剂通过加入石墨烯将各种重金属元素非常好的固定在添加剂中，然后添加到水泥中，从而防止这些重金属流失，对环境造成危害，对重金属的固定效果可以达到90%以上，否则通过自然堆置会导致较大比例的重金属流失。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法，其特征在于，包括以下步骤:
A、将钛石膏、苛化白泥渣和微量的石墨烯按比例混合后，在水泥球磨机中进行湿法研磨2-3小时；
B、倒入挤压机中挤压成砖块；
C、自然堆置3-5天，即可。
2.如权利要求1所述的以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法，其特征在于，所述的步骤A中的钛石膏和苛化白泥渣在混合前，需要进行预处理，将其含水率控制在15-25%。
3.如权利要求1所述的以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法，其特征在于，所述的步骤A中，钛石膏和苛化白泥渣的重量比，以干量计算为：（1.5-3）：1。
4.如权利要求1所述的以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法，其特征在于，所述的步骤A中，所述的石墨烯得加入量，以干量计算为：钛石膏和苛化白泥渣重量的0.01‰-0.03‰。
5.如权利要求1所述的以钛石膏为原料制备水泥添加剂的方法，其特征在于，包括以下步骤:
A、将钛石膏、苛化白泥渣和微量的石墨烯按比例混合后，在水泥球磨机中进行湿法研磨2.5小时；
B、倒入挤压机中挤压成砖块；
C、自然堆置4天，即可；
所述的步骤A中的钛石膏和苛化白泥渣在混合前，需要进行预处理，将其含水率控制在15-25%；
所述的步骤A中，钛石膏和苛化白泥渣的重量比，以干量计算为：2：1；
所述的步骤A中，所述的石墨烯得加入量，以干量计算为：钛石膏和苛化白泥渣重量的0.02‰。
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