一種用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及氟石膏技術領域，尤其涉及一種用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法。
【背景技術】
[0002]氟石膏是氫氟酸(HF)制備過程中的副產品，全國無水HF的產量每年約為6.5萬t，而制造每噸HF產生氟石膏約3.5t，總計氟石膏產生量約23萬t/年。氟石膏主要成分是無水硫酸鈣(CaS04)，因其難溶于水、水化緩慢、凝結能力差，且不具有早期強度一般無法被有效利用。目前，部分氟石膏用作水泥的外加劑，而大部分氟石膏在稍加中和處理后就作為一種固體廢棄物堆存，直接堆存不僅占有土地，還污染土壤和地下水環境。
[0003]但氟石膏也有其自身的優勢:產生氟石膏的原料酸和螢石純度很高，并且反應處于無水狀態，所產氟石膏為無水石膏，CaSO4^量高達95%以上，在石膏資源中是一種難得的品級資源。從氟化氫反應爐中排出的未經長期堆放，未加水處理的新鮮氟石膏用于生產建筑石膏又有以下優勢:純度高、雜質少、無須煅燒處理、無須破碎，粉磨工作量少。粉刷石膏是一種新型建筑抹灰材料，具有粘結力強，質量輕，不易干縮裂縫、起鼓等優點，尤其適合墻體改革后的加氣混凝土砌塊內墻抹灰。氟石膏作為一種工業廢渣，由于凝結緩慢、強度低、膨脹嚴重，不能直接作為建筑材料使用。如果能對氟石膏廢渣進行改性處理，將其轉變為石膏建筑材料以粉刷石膏的形式加以利用，化害為利、變廢為寶，勢必對我國的建材業發展起到積極的推動作用。
[0004]因此，通過對將氟石膏通過各種外加劑的添加克服其固有缺陷，使其達到建筑石膏要求，是實現工業副產品氟石膏資源化有效利用的途徑之一，并且對保護生態環境具有十分重要的意義。

【發明內容】

[0005]本發明提出了一種用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法，制備得到的改性氟石膏粉凝結時間短，力學強度優異，其各項性能指標均超過了粉刷石膏標準的要求，可作為墻體抹面材料使用，使廢棄氟石膏變廢為寶。
[0006]本發明提出了一種用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法，包括如下步驟:
[0007]S1、將氟石膏放入球磨機中研磨粉碎至粒徑< 8mm，在120_150°C下熱處理2_4h ；
[0008]S2、將高嶺土加水后調制得到濃度20_30wt%的礦漿，以高嶺土為基準加入1.2-1.6?七％的六偏磷酸鈉和0.4-0.8wt%的氫氧化鈉，在30-50°C水浴中攪拌30_60min，靜置20-40min，取上層泥漿離心分離，烘干，粉碎至粒徑< 8mm，得到改性高嶺土 ；
[0009]S3、按重量份在100份經SI中熱處理后的氟石膏中加入6-10份脫硫石膏、3_6份磷石膏、30-50份水后攪拌均勻，升溫至30-40°C后加入10-20份S2得到的改性高嶺土，攪拌l_2h，冷卻靜置15-20h，加入3-8份激發劑混勻，在80-180°C下焙燒l_3h，冷卻至室溫，加水調節濕度為5-10wt%，依次加入3-6份輕質材料、2-5份混合纖維、1-3份保水劑、0.2-0.5份活性劑、0.2-1.2份聚乙烯醇、1-2份發泡調節劑攪拌均勻，靜置陳化3_5h，細磨至粒徑< 0.147_，得到所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉；
[0010]其中，所述混合纖維是質量配比1:1-3的玻璃纖維和有機纖維組成的混合物；所述玻璃纖維為高堿玻璃纖維，氧化鈉含量為13-16% ;有機纖維由低熔點PET纖維和聚丙烯纖維組成。
[0011]優選地，在SI中，將氟石膏廢渣放入球磨機中研磨粉碎至粒徑彡5mm，在130-140°C 下熱處理 2.2-3.5h。
[0012]優選地，在S2中，將高嶺土加水后調制得到濃度23_27被％的礦漿，以高嶺土為基準加入1.3-1.5被％的六偏磷酸鈉和0.5-0.6wt%的氫氧化鈉，32-38°C水浴中攪拌40-50min,靜置33_36min，取上層泥漿離心分離，烘干，粉碎至粒徑彡5mm，得到改性高嶺土。
[0013]優選地，在S3中，所述激發劑包括鹽類激發劑和堿類激發劑，優選地，所述鹽類激發劑選自硫酸鈣、硫酸鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、硫酸鋁中的一種或多種；所述堿類激發劑選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氟化鈉中的一種或多種。
[0014]優選地，在S3中，所述輕質材料是由重量配比為1:5-7:3-5的膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、聚苯乙烯塑料顆粒組成。
[0015]優選地，在S3中，所述活性劑選自鋁酸三鈣、三乙醇胺、氯化鈣、硫代硫酸鈉、碳酸鈣、氯化鎂、硅酸鈉中的一種或幾種。
[0016]優選地，在S3中，所述保水劑是有機保水劑，優選地，所述有機保水劑是由硬脂酸、石蠟、聚乙烯乳化而成的均勻乳液。
[0017]優選地，在S3中，所述發泡調節劑是由重量配比為1:0.3-0.5:6-8的他0!1、骨膠和松香配制而成。
[0018]優選地，制備所述發泡調節劑包括，將NaOH溶于水中配制成相對密度為1.1-1.2的溶液，煮沸后加入松香，攪拌至松香全部溶解，再加入骨膠，冷卻后室溫存放得到所述發泡劑調節劑。
[0019]本發明所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法，首先采用了研磨粉碎和熱處理的方法，改變、破壞了改性氟石膏的結晶格子，增加其晶格畸變和缺陷，增大其比表面積和表面結構的不規則性，提高了改性氟石膏的水化活性，促進了改性氟石膏的硬化性能；其次通過對高嶺土進行改性提高其礦石品味，在后續加入以氟石膏為基體制備粉刷石膏的過程中，使氟石膏內部生成硬性礦物，并填充于水合氟石膏晶體間隙中，使其界面形成牢固的多晶粘土聚集體，從而改善土體顆粒相界面接觸的本質，使其產生較高的強度和水穩定性；最后在氟石膏中添加了脫硫石膏和磷石膏，三者混合結構致密，提高了改性后氟石膏的強度；通過加入鹽類激發劑和堿類激發劑復合的激發劑，改善并提高氟石膏的水化活性及凝結極慢的特性，增強氟石膏的活化性能；加入的輕質材料對氟石膏材料在高溫時有較好的補強作用，并可顯著提高沖擊強度，大大改善氟石膏高溫時耐磨性能；混合纖維在氟石膏中分布均勻，且各纖維束各向分布，提高了氟石膏的抗折強度和抗壓強度，其既可降低材料的密度，減少其磨損量，也會降低材料的摩擦系數；其中玻璃纖維和有機纖維組成的混合纖維可顯著提高在氟石膏粉高溫時的穩定性能；發泡劑調節劑的加入則能有效減小氟石膏材料的表觀容重和導熱系數。
[0020]本發明所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法，在適宜的外加改性劑作用下，改變氟石膏水化反應過程的化學反應動力學性質，提高其溶解速度和水化速度，促進氟石膏晶須各向均勻生長，形成各向晶須發達的網狀結構，縮短凝結時間，提高晶體早期強度，同時通過細磨至特定粒度，減小了氟石膏粉原料的顆粒細度，增大了顆粒的表面積，從而提高了它們的活性，對氟石膏活性有很大的改善作用，最終將其轉變為合格的粉刷石膏材料。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例對本發明做出詳細說明。
[0022]實施例1
[0023]本實施例所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法，包括以下步驟:
[0024]S1、將氟石膏放入球磨機中研磨粉碎至粒徑< 8mm，在120°C下熱處理4h ；
[0025]S2、將高嶺土加水后調制得到濃度20被％的礦楽，以高嶺土為基準加入1.6wt%的六偏磷酸鈉和0.4wt%的氫氧化鈉，在50 °C水浴中攪拌30min，靜置40min，取上層泥漿離心分離，烘干，粉碎至粒徑< 8_，得到改性高嶺土 ；
[0026]S3、按重量份在100份SI中熱處理后的氟石膏中加入6份脫硫石膏、6份磷石膏、30份水后攪拌均勻，升溫至40 °C后加入10份S2得到的改性高嶺土，攪拌2h，冷卻靜置15h，加入8份激發劑混勻，在80°C下焙燒3h，冷卻至室溫，加水調節濕度為5wt %，依次加入6份輕質材料、2份混合纖維、3份保水劑、0.2份活性劑、1.2份聚乙烯醇、I份發泡調節劑攪拌均勻，靜置陳化5h，細磨至粒徑< 0.147_，得到所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉；
[0027]其中，所述混合纖維由質量配比1:1的玻璃纖維和有機纖維組成的混合物；所述玻璃纖維為高堿玻璃纖維，氧化鈉含量為16% ;有機纖維是由低熔點PET纖維和聚丙烯纖維組成；所述激發劑包括硫酸鈣和氫氧化鈉；所述輕質材料是由重量配比1:5:5的膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、聚苯乙烯塑料顆粒組成；所述活性劑為鋁酸三鈣；所述保水劑是由硬脂酸、石蠟、聚乙烯乳化而成的均勻乳液；所述發泡調節劑是由重量配比為1:0.3:8的NaOH、骨膠和松香配制而成。
[0028]實施例2
[0029]本實施例所述用于粉刷石膏的改性氟石膏粉的制備方法，包括以下步驟:
[0030]S1、將氟石膏放入球磨機中研磨粉碎至粒徑< 8mm，在150°C下熱處理2h ；
[0031]S2、將高嶺土加水后調制得到濃度30被％的礦漿，以高嶺土為基準加入1.2wt%的六偏磷酸鈉和0.8wt%的氫氧化鈉，在30 °C水浴中攪拌60min，靜置20min，取上層泥漿離心分離，烘干，粉碎至粒徑< 5_，得到改性高嶺土 ；
[0032]S3、按重量份在100份SI中熱處理后的氟石膏中加入10份脫硫石膏、3份磷石膏、50份水后攪拌均勻，升溫至30°C后加入20份S2得到的改性高嶺土，攪拌lh，冷卻靜置20h，加入3份激發劑混勻，在180°C下焙燒lh，冷卻至室溫，加水調節濕度為1wt %，依次加入3份輕質材料、5份混合纖維、I份保水劑、0.5份活性劑、0.2份聚乙烯醇、2份發泡調節劑攪拌均勻，靜置陳化3h，細磨