CN111454010A - 一种硫酸钙高温分解抑制剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫酸钙高温分解抑制剂及其制备方法。该抑制剂包括以下质量百分比组成，稀土矿渣10～20％、锰矿渣30～40％、氧化钡10～20％、电石渣20～30％。本发明所用材料稀土矿渣和锰矿渣均为工业生产过程中的固体废弃物，含有多种有金属元素，与硫酸钙高温下具有优异的化学共熔性，以较少的量添加至硫酸钙中，可以明显提高硫酸钙的热稳定性，从而抑制硫酸钙高温分解。
Description
技术领域
本发明属于添加剂领域，尤其涉及一种应用于建材生产或高温固硫技术的硫酸钙分解抑制剂。
背景技术
作为大宗工业品，硫酸钙在国内各行业生产过程中使用广泛，作为生产原料在建筑材料和水泥领域用量巨大，此外在橡胶、塑料、肥料、农药、油漆、纺织等领域也长期使用。
硫酸钙在不同应用领域应用时，对其性能要求各有差异，部分行业对其高温耐受性要求较为严格，而国内的硫酸钙化学品极少具备超过900℃温度不分解产品。工业级硫酸钙化合物在600℃时就开始出现分解，随着环境温度的升高，分解速率逐渐升高，在1200℃～1300℃可以快速完全分解(2CaSO4＝2CaO+2SO2+O2)。
随着我国近年来材料行业的快速发展，大宗化学品市场发展已经进入饱和阶段，同质化化学品市场竞争激烈，精细化学品制造及使用已经进入起步阶段。近年来化学助剂研发已经成为研究热点，聚焦于硫酸钙化合物的改性剂产品研发也引起越来越多关注，通过加入化学添加剂可以大幅提高硫酸钙的高温稳定性，可使硫酸钙在高温条件下转变化学组成及结构，保证其在600～1400℃温度范围内不发生分解。
通过添加分解抑制剂化学改性制备的耐高温硫酸钙，可以用来代替传统石膏生产耐高温的板材制品，可以作为原材料与其它化工原料合成阻燃新材料，也可以作为高温型材进行深加工；硫酸钙分解抑制剂，可以用于脱硫技术，在氢氧化钙或氧化钙脱硫方法中，可防止脱硫产物硫酸钙受热后发生二次分解。
发明内容
本发明的目的是提供一种硫酸钙高温分解抑制剂，该抑制剂能够改变硫酸钙高温下化学结构，从而提高硫酸钙高温条件下的化学稳定性。
本发明的采用的技术方案是：一种硫酸钙高温分解抑制剂，其组分包括稀土矿渣、锰矿渣、氧化钡、电石渣，其中各组分质量百分比组成，稀土矿渣10～20％、锰矿渣30～40％、氧化钡10～20％、电石渣20～30％。
其中，稀土矿渣包含镧氧化物和铈氧化物，镧氧化物含量≧2％，铈氧化物含量≧3％。
其中，锰矿渣中二氧化锰含量5～10％。
本发明提供了一种硫酸钙高温分解抑制剂的制备方法：1)将稀土矿渣经过煅烧窑除水处理，煅烧窑为辊道窑、梭式窑或网带窑，煅烧窑温度180～220℃，维持温度2小时，矿渣含水率<2％；2)将锰矿渣经过煅烧窑除水处理，煅烧窑温度180～220℃，维持温度2小时，矿渣含水率<2％；3)干燥后的稀土矿渣和锰矿渣分别经过球磨机粉磨，粉磨后粉料过筛保证粒径0.44～0.77mm。4)将粉磨后的稀土矿渣、粉磨后的锰矿渣、氧化钡和电石渣按照配比加入至混料机，混合均匀，得到硫酸钙高温分解抑制剂。
本发明一种硫酸钙高温分解抑制剂使用时，加入到硫酸钙中的添加量为1～7wt％。本发明的硫酸钙高温分解抑制，使用时只需要加入到硫酸钙中，利用混料机与硫酸钙均匀混合即可。掺加不同比例高温分解抑制剂的硫酸钙可以在高温环境中稳定存在，温度场适用范围400℃～1400℃，在此高温范围内硫酸钙不发生分解反应生成氧化钙和二氧化硫。
本发明的硫酸钙高温分解抑制剂中，锰元素、钡元素、铝元素等高温条件下可以与硫酸钙发生化学反应，与硫酸钙晶体分子的部分骨架原子反生替换和交联，生成含有硫酸钙的复杂化合物；稀土元素可以增强硫酸根四面体和钙离子的配位化学能，提高高温下硫酸钙分子间化学键能，保持化学稳定性。
本发明具有以下有益效果：1)本发明原料稀土矿渣和锰矿渣作为工业固废，不仅占用大量土地堆放，而且带来了严重的大气扬尘污染和水污染，利用矿渣进行深加工制备工业产品，可以实现工业固废资源的高效利用和绿色处理，解决当前严重的工业尾矿环境污染问题；2)本发明可以拓宽市售石膏类建材的使用领域，可以为传统的石膏型材提供新的应用方向；3)本发明不含有钾、钠、氯等化学物质，使用时无污染、无刺激。
具体实施方式
下面结合实施例将对本发明提供的方法进行进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
实施例一
按照以下重量百分比制备硫酸钙高温分解抑制剂：稀土矿渣10％、锰矿渣40％、氧化钡20％、电石渣30％。
将稀土矿渣和锰矿渣分别经过网带窑煅烧，窑温保持200℃±10℃，维持温度2小时，检测矿渣含水率<2％后出窑；将干燥后的稀土矿渣和锰矿渣分别经过球磨机粉磨，粉磨后粉料过筛保证粒径0.44mm；将粉磨后的稀土矿渣、粉磨后的锰矿渣、氧化钡和电石渣按照上述配比加入至混料机，混合均匀，得到硫酸钙高温分解抑制剂。
将制备的硫酸钙高温分解抑制剂添加至市售硫酸钙中，添加比例为1wt％，然后混合均匀后置于高温马弗炉中灼烧，灼烧温度分别为：400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃，保持时间均为2小时。硫酸钙混合物灼烧前后质量相同，化学性质稳定，未有任何气体生成。
实施例二
按照以下重量百分比制备硫酸钙高温分解抑制剂：稀土矿渣20％、锰矿渣30％、氧化钡20％、电石渣30％。
将稀土矿渣和锰矿渣分别经过网带窑煅烧，窑温保持200℃±10℃，维持温度2小时，检测矿渣含水率<2％后出窑；将干燥后的稀土矿渣和锰矿渣分别经过球磨机粉磨，粉磨后粉料过筛保证粒径0.44mm；将粉磨后的稀土矿渣、粉磨后的锰矿渣、氧化钡和电石渣按照上述配比加入至混料机，混合均匀，得到硫酸钙高温分解抑制剂。
将制备的硫酸钙高温分解抑制剂添加至市售硫酸钙中，添加比例为1wt％，然后混合均匀后置于高温马弗炉中灼烧，灼烧温度分别为：400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃，保持时间均为2小时。硫酸钙混合物灼烧前后质量相同，化学性质稳定，未有任何气体生成。
实施例三
按照以下重量百分比制备硫酸钙高温分解抑制剂：稀土矿渣20％、锰矿渣40％、氧化钡10％、电石渣30％。
将稀土矿渣和锰矿渣分别经过网带窑煅烧，窑温保持200℃±10℃，维持温度2小时，检测矿渣含水率<2％后出窑；将干燥后的稀土矿渣和锰矿渣分别经过球磨机粉磨，粉磨后粉料过筛保证粒径0.77mm；将粉磨后的稀土矿渣、粉磨后的锰矿渣、氧化钡和电石渣按照上述配比加入至混料机，混合均匀，得到硫酸钙高温分解抑制剂。
将制备的硫酸钙高温分解抑制剂添加至市售硫酸钙中，添加比例为7wt％，然后混合均匀后置于高温马弗炉中灼烧，灼烧温度分别为：400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃，保持时间均为2小时。硫酸钙混合物灼烧前后质量相同，化学性质稳定，未有任何气体生成。
实施例四
按照以下重量百分比制备硫酸钙高温分解抑制剂：稀土矿渣20％、锰矿渣40％、氧化钡20％、电石渣20％。
将稀土矿渣和锰矿渣分别经过梭式窑煅烧，窑温保持200℃±10℃，维持温度2小时，检测矿渣含水率<2％后出窑；将干燥后的稀土矿渣和锰矿渣分别经过球磨机粉磨，粉磨后粉料过筛保证粒径0.77mm；将粉磨后的稀土矿渣、粉磨后的锰矿渣、氧化钡和电石渣按照配比加入至混料机，混合均匀，得到硫酸钙高温分解抑制剂。
将制备的硫酸钙高温分解抑制剂添加至市售硫酸钙中，添加比例为7wt％，然后混合均匀后置于高温马弗炉中灼烧，灼烧温度分别为：400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃，保持时间均为2小时。硫酸钙混合物灼烧前后质量相同，化学性质稳定，未有任何气体生成。
Claims (6)
1.一种硫酸钙高温分解抑制剂，其特征在于，包括以下质量百分比的组份：稀土矿渣10～20％、锰矿渣30～40％、氧化钡10～20％、电石渣20～30％。
2.根据权利要求1所述的硫酸钙高温分解抑制剂，其特征在于，所述的稀土矿渣包含镧氧化物和铈氧化物，镧氧化物含量≧2％，铈氧化物含量≧3％。
3.根据权利要求1所述的硫酸钙高温分解抑制剂，其特征在于，所述的锰矿渣，其中二氧化锰含量为5～10％。
4.根据权利要求1所述的硫酸钙高温分解抑制剂，其特征在于，所述的氧化钡和电石渣粒径在0.44～0.77mm。
5.一种权利要求1所述的硫酸钙高温分解抑制剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将稀土矿渣经过煅烧窑除水处理使矿渣含水率<2％，煅烧窑为辊道窑、梭式窑或网带窑，煅烧窑温度180～220℃；
2)将锰矿渣经过煅烧窑除水处理使矿渣含水率<2％，煅烧窑温度180～220℃；
3)干燥后的稀土矿渣和锰矿渣分别经过球磨机粉磨，粉磨后粉料过筛使粒径在0.44～0.77mm；
4)将粉磨后的稀土矿渣、粉磨后的锰矿渣、氧化钡和电石渣按照配比加入至混料机，混合均匀，得到硫酸钙高温分解抑制剂。
6.一种根据权利要求1所述的硫酸钙高温分解抑制剂在建材生产中的应用，其特征在于，所述的硫酸钙高温分解抑制剂加入到硫酸钙中的添加量为1～7wt％。
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