CN111116069B - 装配式建筑墙体及其所用钛石膏和其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了装配式建筑墙体及其所用钛石膏和其制备方法，它包括以下步骤：S1：将废酸A打入过滤器进行过滤，得到废酸B，经过过滤后的废酸B通过冷冻锅得到废酸C，将冷冻后的废酸C打入中和桶；S2：开启中和桶搅拌，缓慢加入碳酸钙，调节pH至1‑2；S3：在中和桶中加入湿剂氢氧化钙，调节pH至3‑5；S4：在中和桶中，加入氧化钙，继续搅拌，调节pH至7‑8；S5：在中和桶中加入二氧化硫脲；S6：将搅拌好的浆料打入压滤机进行板框压榨，压榨后的滤饼收集；S7：将压榨后的滤饼经过破碎机进行破碎，平铺放置，风干30分钟以上即可。本发明的有益效果是通过本工艺制得的钛石膏，三氧化硫含量超过45%，减少了硫酸铁含量。
Description
技术领域
本发明涉及钛白粉生产领域，尤其涉及装配式建筑墙体机器所用钛石膏和制备方法。
背景技术
硫酸法钛白粉生产过程中会产生大量酸性废水，每生产1吨钛白粉可产生废水30～50吨。钛白废水中主要杂质为硫酸和硫酸亚铁，以及少量的水合二氧化钛， 其硫酸含量在20-25%、硫酸亚铁含量在5.5-7.5%、水合二氧化钛含量在5-8%。该废水不能直接排放。目前一般采用碱性物质中和方法处理钛白废水：将钛白废水用电石渣或石灰直接中和至pH8.0，经过固液分离得到达标的滤水和钛石膏。钛石膏因大量铁离子水合作用，造成其含水量高、外观发黑发红、三氧化硫含量低，难以应用，堆放不仅占用大量土地并且污染环境。
例如中国发明专利公开号CN110128039A公开了一种钛白废水铁硫分离的方法，在钛白废水中加入石膏晶种、石膏调形剂、氢氧化铁稳定剂混合均匀后，加入缓释氢氧化钙，通过旋流分离得到钛石膏和含纳米氢氧化铁溶液；钛石膏通过压滤、快烧得到石膏胶凝材料。得到的钛石膏SO3含量和水分含量都达不到建筑墙体的使用要求，又如中国发明专利公开号CN108373215A公开了一种钛白废水治理的方法，通过对反应的终点控制，使得活性一段滤液中稳定性≥100的TiOSO4得到完全水解，最终生成TiO(OH)2晶种颗粒细小且大小均匀，成为红石膏活性晶种；通过终点控制，使得生产的白石膏水份较低，可供水泥厂直接使用，生产出水份较低且SO3符合水泥生产的红石膏，省去白石膏的煅烧烘干工序，从而大幅度消减钛石膏的煅烧烘干成本，但无论是白石膏还是红石膏都由于含有大量铁离子导致外观发黑发红，不适合作为建筑墙体用钛石膏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的钛石膏无法直接用作建筑墙体用石膏，为此提供一种装配式建筑墙体及其所用钛石膏和其制备方法。
本发明的技术方案是：一种制作装配式建筑墙体用钛石膏的生产方法，它包括以下步骤：S1：将主要成分为硫酸、硫酸亚铁和水合二氧化钛的废酸A打入过滤器进行过滤，其中过滤器中添加有絮凝剂，得到废酸B，经过过滤后的废酸B通过冷冻锅将废酸B冷冻至20-25℃得到废酸C，将冷冻后的废酸C打入中和桶；
S2：开启中和桶搅拌，缓慢加入碳酸钙，调节pH至1-2，同时开启超声分散；
S3：继续在中和桶中加入湿剂氢氧化钙，调节pH至3-5；
S4：在中和桶中，加入氧化钙，继续搅拌，调节pH至7-8；
S5：在中和桶中加入二氧化硫脲，所述二氧化硫脲的加入量为废酸C重量的1wt%-1.2wt%
S6：继续搅拌3-5h后，将搅拌好的浆料打入压滤机进行板框压榨，压榨后的滤饼收集；
S7：将压榨后的滤饼经过破碎机进行破碎，平铺放置，风干30分钟以上即可。
上述方案中所述絮凝剂包括聚合氯化铝与木质纤维素，所述的聚合氯化铝与木质纤维素的加入量分别为按废酸A计的0.3wt%和0.6wt%。
上述方案中所述废酸A中硫酸含量在20-25wt%、硫酸亚铁含量在16-20wt%、水合二氧化钛含量在5-8g/L。
上述方案中所述废酸B中硫酸含量在20-25wt%、硫酸亚铁含量在14-18wt%、水合二氧化钛含量在1-4g/L。
上述方案中所述废酸C中硫酸含量在30-35wt%、硫酸亚铁含量在9-10wt%、水合二氧化钛含量在1-4g/L。
上述方案中所述碳酸钙的有效含量大于90%，200目筛余小于15%。
上述方案中所述湿品氢氧化钙的有效含量大于45wt%，水分含量小于38wt%。
上述方案中所述氧化钙中的有效含量含量大于70wt%。
装配式建筑墙体用钛石膏，它用上述的制作装配式建筑墙体用钛石膏的生产方法制备而成。
装配式建筑墙体，它包括上述的装配式建筑墙体用钛石膏。
本发明的有益效果是通过本工艺制得的钛石膏，三氧化硫含量超过45%，主要因为：1、降低了废酸水合二氧化钛和硫酸亚铁含量，2、通过多步反应提升废酸浓度，提升了反应效率，提高了三氧化硫含量，3、增加二氧化硫脲后，二氧化硫脲分解的亚磺酸具有还原性能，减少了三价铁含量，由于硫酸铁溶解度小于硫酸亚铁，从而减少了硫酸铁含量，降低了钛石膏中的氧化铁含量，且二氧化硫脲分解为尿素和硫酸盐，属于无污染原料，不会对水质造成污染。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1：一种制作装配式建筑墙体用钛石膏的生产方法，它包括以下步骤：S1：将主要成分为硫酸、硫酸亚铁和水合二氧化钛的废酸A打入过滤器进行过滤，其中过滤器中添加有絮凝剂，得到废酸B，经过过滤后的废酸B通过冷冻锅将废酸B冷冻至20℃得到废酸C，将冷冻后的废酸C打入中和桶；
S2：开启中和桶搅拌，缓慢加入碳酸钙，调节pH至1，同时开启超声分散；
S3：继续在中和桶中加入湿剂氢氧化钙，调节pH至3；
S4：在中和桶中，加入氧化钙，继续搅拌，调节pH至7；
S5：在中和桶中加入二氧化硫脲，所述二氧化硫脲的加入量为废酸C重量的1wt%；
S6：继续搅拌3h后，将搅拌好的浆料打入压滤机进行板框压榨，压榨后的滤饼收集；
S7：将压榨后的滤饼经过破碎机进行破碎，平铺放置，风干30分钟以上即可。
实施例2：一种制作装配式建筑墙体用钛石膏的生产方法，它包括以下步骤：S1：将主要成分为硫酸、硫酸亚铁和水合二氧化钛的废酸A打入过滤器进行过滤，其中过滤器中添加有絮凝剂，得到废酸B，经过过滤后的废酸B通过冷冻锅将废酸B冷冻至22℃得到废酸C，将冷冻后的废酸C打入中和桶；
S2：开启中和桶搅拌，缓慢加入碳酸钙，调节pH至1.5，同时开启超声分散；
S3：继续在中和桶中加入湿剂氢氧化钙，调节pH至4；
S4：在中和桶中，加入氧化钙，继续搅拌，调节pH至7.5；
S5：在中和桶中加入二氧化硫脲，所述二氧化硫脲的加入量为废酸C重量的1.1wt%；
S6：继续搅拌4h后，将搅拌好的浆料打入压滤机进行板框压榨，压榨后的滤饼收集；
S7：将压榨后的滤饼经过破碎机进行破碎，平铺放置，风干30分钟以上即可。
实施例3：一种制作装配式建筑墙体用钛石膏的生产方法，它包括以下步骤：S1：将主要成分为硫酸、硫酸亚铁和水合二氧化钛的废酸A打入过滤器进行过滤，其中过滤器中添加有絮凝剂，得到废酸B，经过过滤后的废酸B通过冷冻锅将废酸B冷冻至25℃得到废酸C，将冷冻后的废酸C打入中和桶；
S2：开启中和桶搅拌，缓慢加入碳酸钙，调节pH至2，同时开启超声分散；
S3：继续在中和桶中加入湿剂氢氧化钙，调节pH至5；
S4：在中和桶中，加入氧化钙，继续搅拌，调节pH至8；
S5：在中和桶中加入二氧化硫脲，所述二氧化硫脲的加入量为废酸C重量的1.2wt%；
S6：继续搅拌5h后，将搅拌好的浆料打入压滤机进行板框压榨，压榨后的滤饼收集；
S7：将压榨后的滤饼经过破碎机进行破碎，平铺放置，风干30分钟以上即可。
本发明选用聚合氯化铝，其具有吸附作用，将水合二氧化钛吸附成大颗粒，木质纤维素与铁离子共存形成沉淀，同时木质纤维素具有增稠作用，形成膜状结构，便于过滤，将废酸A中的硫酸亚铁和水合二氧化钛进行回收，减少了二氧化钛流失，同时降低了硫酸亚铁含量，节约成本；
表1
表1是同浓度、同体积酸浓，不同配比聚合氯化铝对废酸A过滤的效果。
表2
表2是同浓度、同体积酸浓，不同加量木质纤维素对废酸过滤的效果。
废酸用冷冻锅进行冷冻，继续降低废酸中的硫酸亚铁含量，即可降低钛石膏的含水量，改善钛石膏的外观，冷冻出来的硫酸亚铁可以出售；
表3
由表3可知，冷冻到20-25度后，硫酸亚铁含量降低很少，而且，到25度后降温速率低，因此控制冷却温度在20-25度最佳，节约能耗。
采用碳酸钙、湿品氢氧化钙、氧化钙分步进行中和，而不是用氧化钙直接进行中和，是由于碳酸钙和湿品氢氧化钙的成本低廉，降低了生产成本；
由于碳酸钙、湿品氢氧化钙、氧化钙粉体反应时容易团聚成大颗粒粉体，因此中和桶搅拌后增加超声分散，将团聚的大颗粒粉体破碎，从而增加碳酸钙、湿品氢氧化钙、氧化钙和废酸之间的接触面积，升搅拌效果，使反应更加充分完全；
中和到pH到7-8时，方能保证滤机出水的滤液PH在6-7，从而达到排放标准，而中和过程中想除去铁离子比较困难，有些在PH值1-2时，用到连二亚硫酸钠，通过反应除去铁离子，但此工艺需要经过板框压滤后得到高铁矿渣，将滤液用石灰等材料中和后再次压滤，工艺比较繁琐，而本工艺在PH值7-8时加入二氧化硫脲，二氧化硫脲在弱碱中具有还原性能，将废酸中的三价铁还原成二价，使铁离子从滤液中排出，其次二氧化硫脲具有漂白作用，增加二氧化硫脲后，钛石膏的白度有47-49增加到68-72，此白度的钛石膏达到装配式墙体用料白度的要求。
表4
由上表可知，随着二氧化硫脲加入量的增多，钛石膏中氧化铁含量不断下降，三氧化硫含量和白度不断提高，但当二氧化硫脲的加入百分比超过1.2%时钛石膏中氧化铁含量、三氧化硫含量和白度不再明显上升了，因此二氧化硫脲的加入百分比优选为1wt%-1.2wt%。
本发明的目的是为了对钛石膏进行优化，使其可以用作装配式建筑墙体材料，不光要降低钛石膏中的铁离子含量，还要提高三氧化硫含量和白度。
Claims (9)
1.一种制作装配式建筑墙体用钛石膏的生产方法，其特征是：它包括以下步骤：S1：将主要成分为硫酸、硫酸亚铁和水合二氧化钛的废酸A打入过滤器进行过滤，其中过滤器中添加有絮凝剂，所述絮凝剂包括聚合氯化铝与木质纤维素，所述的聚合氯化铝与木质纤维素的加入量分别为按废酸A计的0.3wt%和0.6wt%，得到废酸B，经过过滤后的废酸B通过冷冻锅将废酸B冷却至20-25℃得到废酸C，将冷却后的废酸C打入中和桶；
S2：开启中和桶搅拌，缓慢加入碳酸钙，调节pH至1-2，同时开启超声分散；
S3：继续在中和桶中加入湿剂氢氧化钙，调节pH至3-5；
S4：在中和桶中，加入氧化钙，继续搅拌，调节pH至7-8；
S5：在中和桶中加入二氧化硫脲，所述二氧化硫脲的加入量为废酸C重量的1 wt%-1.2wt%；
S6：继续搅拌3-5h后，将搅拌好的浆料打入压滤机进行板框压榨，压榨后的滤饼收集；
S7：将压榨后的滤饼经过破碎机进行破碎，平铺放置，风干30分钟以上即可。
2.如权利要求1所述的制作装配式建筑墙体用钛石膏的生产方法，其特征是：所述废酸A中硫酸含量在20-25wt%、硫酸亚铁含量在16-20wt%、水合二氧化钛含量在5-8g/L。
3.如权利要求1所述的制作装配式建筑墙体用钛石膏的生产方法，其特征是：所述废酸B中硫酸含量在20-25wt%、硫酸亚铁含量在14-18wt%、水合二氧化钛含量在1-4g/L。
4.如权利要求1所述的制作装配式建筑墙体用钛石膏的生产方法，其特征是：所述废酸C中硫酸含量在30-35wt%、硫酸亚铁含量在9-10wt%、水合二氧化钛含量在1-4g/L。
5.如权利要求1所述的制作装配式建筑墙体用钛石膏的生产方法，其特征是：所述碳酸钙的有效含量大于90%，200目筛余小于15%。
6.如权利要求1所述的制作装配式建筑墙体用钛石膏的生产方法，其特征是：所述湿剂氢氧化钙的有效含量大于45wt%，水分含量小于38wt%。
7.如权利要求1所述的制作装配式建筑墙体用钛石膏的生产方法，其特征是：所述氧化钙中的有效含量大于70wt%。
8.装配式建筑墙体用钛石膏，其特征是：它用权利要求1-7任一所述的制作装配式建筑墙体用钛石膏的生产方法制备而成。
9.装配式建筑墙体，其特征是：它包括权利要求8所述的装配式建筑墙体用钛石膏。
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