一种含卤石膏脱色制备新型钙镁质胶凝材料的工艺
阅读说明：本技术 一种含卤石膏脱色制备新型钙镁质胶凝材料的工艺 (Process for preparing novel calcium-magnesium cementing material by decoloring halogen-containing gypsum ) 是由 王彦栋 于 2021-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种含卤石膏脱色制备新型钙镁质胶凝材料的工艺,步骤如下：粉碎、酸浸、中和、固定游离卤素离子、煅烧、粉碎包装；本发明利用含卤石膏合成的含钙镁新型钙镁质胶凝材料,主要成分为β型半水石膏,环保无毒,并且由MgO与卤素离子反应生成的晶须结构,提高了本产品的机械强度,所以其一些性能优于传统的石膏胶凝材料,而且本发明的工艺简单、过程可操作性强、成本低廉,因此本发明可以解决大量含卤石膏堆积所产生的社会问题。(The invention discloses a process for preparing a novel calcium-magnesium cementing material by decoloring halogenous gypsum, which comprises the following steps: crushing, acid leaching, neutralizing, fixing free halogen ions, calcining, crushing and packaging; the novel calcium-magnesium containing cementing material synthesized by utilizing the halogen-containing gypsum, disclosed by the invention, has the main component of beta-type semi-hydrated gypsum, is environment-friendly and non-toxic, and the mechanical strength of the product is improved by a crystal whisker structure generated by the reaction of MgO and halogen ions, so that some performances of the novel calcium-magnesium containing cementing material are superior to those of the traditional gypsum cementing material.)
技术领域
本发明涉及一种含卤石膏脱色制备新型钙镁质胶凝材料的工艺。
背景技术
含卤石膏是海盐工业的主要废渣，其主要成分为二水合硫酸钙，我国的三大盐场与不计其数中小型盐场均位于沿海地带，其每年排放大量含卤石膏，大部分含卤石膏随意堆放，占用空间，污染周边海域环境，给盐场再扩建带来限制。另外中国的大部分碱厂也处于沿海地带，他们将大量含有CaCl2的废水通过盐场排入海中，导致盐场的含卤石膏排量剧增。据报道，仅山东每年含卤石膏废渣排放量近15万吨，相当于一个中型石膏矿的年产量；沿海又是经济发展较快的地区，随着我国建筑行业的发展，对新型建筑材料的开发与利用又是亟待解决的社会问题；与其他发达国家相比，我国在石膏开发利用方面存在着一定差距，天然石膏的开发利用尚未形成规模，化学石膏的利用也是刚刚起步。目前我国所有的石膏脱色技术大多是将石膏破碎后与大量水混合，加入盐酸、草酸、乙酸等多种酸混合的酸浸剂，脱色后过滤、洗涤。这类工艺不仅产生大量废水，而且费工、费时、耗能较高。
发明内容
针对上述现有技术的不足之处，本发明解决的问题为：提供一种成本低下、节能减排的含卤石膏脱色制备新型钙镁质胶凝材料的工艺。
为解决上述问题，本发明采取的技术方案如下：
一种含卤石膏脱色制备新型钙镁质胶凝材料的工艺，步骤如下：
S1、粉碎：将含卤石膏进行晾干或用烘干机进行烘干，再用粉碎机将含卤石膏进行粉碎；
S2、酸浸：将上述粉碎后的含卤石膏颗粒投入到强制搅拌机中，开动搅拌机进行搅拌，然后加入硫酸混合继续搅拌均匀，最后放料堆放熟化；
S3、中和：将上述步骤S2中最后得到的物料投入到强制搅拌机中进行搅拌，在物料中加入水后混合均匀，然后加入生石灰或白云石与硫酸进行中和反应，反应后放料，堆放熟化，使物料中游离酸完全反应；
S4、固定游离卤素离子：将上述步骤S3中最后得到的物料投入到强制搅拌机中进行搅拌，在物料中加入轻烧氧化镁，搅拌反应，混合均匀，堆放熟化；
S5、煅烧：将物料投入煅烧炉中进行煅烧至物料恒重，然后取出冷却至室温，得到为白色、易破碎的块状固体物料；
S6、粉碎包装：将煅烧后的物料进行粉碎得到成品，将所得到的成品进行密封包装。
进一步，所述步骤S1中，将含卤石膏置于烘干机100～110℃环境下进行烘干；将含卤石膏粉碎成粒度20目以下的颗粒。
进一步，所述步骤S2中的硫酸为98％的工业级浓硫酸。
进一步，所述步骤S2中，含卤石膏与硫酸的质量比为5:1；加完硫酸后搅拌10～30min；物料放热温度在80～90℃之间；堆放熟化2～5小时。
进一步，所述步骤S3中，物料与水质量比为3:0.5～1.5；熟化时间5～10小时。
进一步，所述步骤S4中，物料与轻烧氧化镁的质量比为10:1～3，搅拌反应30分钟，堆放熟化3～5小时。
进一步，所述步骤S5中，在150～160℃范围内煅烧至物料恒重。
进一步，所述步骤S6中，将煅烧后的物料粉碎成120目的粉末。
本发明的有益效果如下：
1.本发明利用含卤石膏合成的含钙镁新型钙镁质胶凝材料，主要成分为β型半水石膏，环保无毒，并且由MgO与卤素离子反应生成的晶须结构，提高了本产品的机械强度，所以其一些性能优于传统的石膏胶凝材料，而且本发明的工艺简单、过程可操作性强、成本低廉，因此本发明可以解决大量含卤石膏堆积所产生的社会问题。
2.本发明在生产过程中无需对含卤石膏进行水洗筛分，与传统石膏脱色工艺相比，最大限度提高了含卤石膏的利用率，而且无废酸、废水排放，不会造成二次污染，同时其生产过程中合理的利用反应放热，能耗较低，因此本发明，不仅是发展新型建材的需要，而且对生态环境的保护也起到积极作用。
3.本发明利用浓硫酸的脱水性，将含卤石膏进行脱水处理，脱水指浓硫酸脱去非游离态水分子，或者按照水的氢氧原子组成比脱去有机物中氢氧元素的过程，脱水后，晶体结构被破坏，再利用轻烧氧化镁中主要成分氧化镁，能够与多种无机盐形成复盐和无机盐晶须的性质，固定卤素离子及其它无机离子，如形成5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O晶相所组成的氧化镁-氯化镁-水三元化合物结晶相的复盐晶须，如此提高材料的白度和强度，再经煅烧、粉碎制成含钙镁元素新型建材，从而解决含卤石膏大量堆放、占用空间并可能形成二次污染的社会问题。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明内容作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，一种含卤石膏脱色制备新型钙镁质胶凝材料的工艺，步骤如下：
S1、粉碎：含卤石膏105℃烘干，再用粉碎机，粉碎成粒度20目以下的颗粒。
S2、酸浸：将1000Kg粉碎后的含卤石膏投入到强制搅拌机中，开动搅拌机，加入200Kg硫酸，加完硫酸后搅拌20分钟，温度最高可达88℃，放料，堆放熟化4小时，物料由土黄色逐渐变为淡青色。
S3、中和：将上述步骤S2最后得到的物料投入到强制搅拌机中，开动搅拌，向物料中加入水400Kg，混合均匀后逐渐加入143Kg生石灰，反应过程产生大量热，加完生石灰后继续搅拌30分钟，放料，堆放熟化10小时。
S4、固定游离卤素离子：将上述步骤S3中物料投入到强制搅拌机中，开动搅拌，向物料中加入140Kg轻烧氧化镁，搅拌30分钟，放料，熟化5小时。
S5、煅烧：将物料投入煅烧炉中155℃煅烧至物料恒重，取出，冷却至室温。
S6、粉碎包装：将煅烧后的物料粉碎成120目粉末，即为成品，将所得的成品进行密封包装。
实施例2
如图1所示，一种含卤石膏脱色制备新型钙镁质胶凝材料的工艺，步骤如下：
S1、粉碎：含卤石膏105℃烘干，再用粉碎机，粉碎成粒度20目以下的颗粒。
S2、酸浸：将500Kg粉碎后的含卤石膏投入到强制搅拌机中，开动搅拌机，加入100Kg硫酸，加完酸后搅拌15分钟，温度最高可达84℃；堆放熟化3小时，物料由土黄色逐渐变为淡青色。
S3、中和：将上述步骤S2中物料投入到强制搅拌机中，开动搅拌，向物料中加入水170Kg，混合均匀后逐渐加入111Kg白云石，反应过程产生大量热与二氧化碳，加完白云石后继续搅拌30分钟，放料，堆放熟化8小时。
S4、固定游离卤素离子：将上述步骤S3中物料投入到强制搅拌机中，开动搅拌，向物料中加入125Kg轻烧氧化镁，搅拌30分钟，混合均匀，放料，熟化4小时。
S5、煅烧：将物料投入煅烧炉中150℃煅烧至物料恒重，取出，冷却至室温。
S6、粉碎包装：将煅烧后的物料粉碎成120目粉末，即为成品，将所得的成品进行密封包装。
实施例3
如图1所示，一种含卤石膏脱色制备新型钙镁质胶凝材料的工艺，步骤如下：
S1、粉碎：含卤石膏105℃烘干，再用粉碎机，粉碎成粒度20目以下的颗粒。
S2、酸浸：将500Kg粉碎后的含卤石膏投入到强制搅拌机中，开动搅拌机，加入100Kg硫酸，加完酸后搅拌15分钟，混合均匀，温度最高可达83℃。放料，堆放熟化3小时，物料由土黄色逐渐变为淡青色。
S3、中和：将上述步骤S2中物料投入到强制搅拌机中，开动搅拌，向物料中加入水200Kg，混合均匀后逐渐加入71Kg生石灰，反应过程产生大量热，加完生石灰后继续搅拌30分钟，放料，堆放熟化6小时。
S4、固定游离卤素离子：将上述步骤S3中物料投入到强制搅拌机中，开动搅拌，向物料中加入125Kg轻烧氧化镁，搅拌30分钟，放料，熟化4小时。
S5、煅烧：将物料投入煅烧炉中150℃煅烧至物料恒重，取出，冷却至室温。
S6、粉碎包装：将煅烧后的物料粉碎成120目粉末，即为成品，将所得的成品进行密封包装。
以上三个实施例中所用的含卤石膏中总氧化钙含量为28.67％；所用生石灰中氧化钙含量为79.39％；所用轻烧氧化镁中氧化镁含量为91.72％；所用白云石中总氧化钙含量为30.31％，总氧化镁含量为15.24％。
各实施例所制备的材料性能检测如下。
由上述表格中数据可知，利用本发明方案中工艺生产得到的含钙镁新型建材，可与传统石膏胶凝材料媲美，一些性能优于传统的石膏胶凝建材，本发明工艺充分利用中和酸产生的热量，节能高效，不产生废水、废酸，工艺简单，过程易控制，主要原料含卤石膏价格低廉、易得，生产成本较低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。
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