一種水泥緩凝劑的制備方法技術

本發明專利技術涉及利用鈦白廢硫酸和石油焦脫硫灰制備水泥緩凝劑，以充分利用這兩種工業廢棄物。所述水泥緩凝劑可通過如下方法制備：(1)將石油焦脫硫灰加入鈦白廢硫酸溶液中，使氧化鈣、碳酸鈣與廢硫酸充分反應；(2)反應完畢，對漿液進行靜停和沉淀處理；(3)沉淀物經脫水和干燥處理即可得到緩凝劑；(4)濾液經曝氣、中和及沉淀處理后即可排放。該緩凝劑主要由二水硫酸鈣和無水硫酸鈣組成，質量符合GB/T21371-2008所提出的技術要求。本發明專利技術可減少水泥生產對天然石膏的消耗；減少鈦白廢酸處理對天然石灰石的消耗，使這兩種工業廢棄物都能得到充分利用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于硅酸鹽工業水泥
，涉及，具體涉及利用鈦白廢硫酸和石油焦脫硫灰制備水泥緩凝劑的方法。
技術介紹
在生產水泥時，為防止其凝結過快以致無法施工，通常需摻加適量緩凝劑。由于石膏不僅可調節水泥凝結時間，還能提高其早期強度并改善其性能，因而得到廣泛應用。石膏有多種類型，但水泥廠使用較多的是天然二水石膏以及它與硬石膏組成的混合石膏。近年來，由于受資源分布和運輸條件的限制，特別是為了減少對自然資源的消耗以保護生態環境，越來越多的水泥廠開始使用工業副產石膏。當熱電廠采用循環流化床鍋爐燒高硫石油焦時，需對所產生的煙氣進行脫硫處理。其工藝過程為將石灰石粉粒噴入溫度大約為850 900°C的爐膛內，石灰石受熱分解形成的氧化鈣與石油焦燃燒逸出的氧化硫反應生成含無水硫酸鈣的廢渣。其中，經鍋爐收塵系統得到的廢渣為飛灰；從底部排出的為底灰，二者統稱石油焦脫硫灰。為使煙氣達到排放標準，脫硫系統的鈣硫比一般控制在2. 5以上，因而除了無水硫酸鈣，石油焦脫硫灰中還含有大量石灰和部分未分解的石灰石。國內外處理石油焦脫硫灰的主要方法是衛生填埋，只有很少部分用作水泥緩凝劑，其主要原因是①石油焦脫硫灰中硫酸鈣的含量大都低于75%，并且以硬石膏的形式存在，不符合GB/T 21371-2008《用于水泥中的工業副產石膏》所提出的技術要求；②石油焦脫硫灰中氧化鈣含量較高，這會增加水泥需水量并降低其強度，或造成水泥安定性不良； ③石油焦脫硫灰會使水泥與減水劑的相容性變差；④當水泥熟料中鋁酸三鈣含量較高時， 石油焦脫硫灰不能起到有效的緩凝作用。因此，為了充分利用石油焦脫硫灰，必須對其進行改性處理。以鈦鐵礦為原料采用硫酸法生產鈦白粉時，每生產1噸成品大約產生8噸濃度約為20%的硫酸廢水。這些廢酸若不經處理就直接排放，將會嚴重污染環境。目前，鈦白粉企業主要是采用石灰石或石灰對這些廢酸進行中和處理，同時得到副產鈦石膏。基于環境保護和減少對自然資源消耗的角度考慮，如果用其它工業所產生的廢棄石灰石或石灰對鈦白廢酸進行處理，對于降低鈦白粉的生產成本以及資源的綜合利用將具有重要意義。
技術實現思路
本專利技術目的是利用鈦白廢硫酸對石油焦脫硫灰進行改性處理以制備水泥緩凝劑， 使這兩種工業廢棄物都能夠得到充分利用。本專利技術所述水泥緩凝劑的制備方法如下(1)將鈦白廢硫酸稀釋至重量百分比濃度為5 10%，然后加入到帶有攪拌裝置的反應池中，加入量為反應池容積的一半。開啟攪拌裝置，然后在每立方米廢酸中以0.5 2kg/min的速度加入石油焦脫硫灰，并控制漿液的pH值不超過4. 5 ；(2)當漿液的pH值接近4. 5時，停止添加石油焦脫硫灰，并繼續攪拌10 30min， 使氧化鈣、碳酸鈣與廢硫酸充分反應。攪拌結束后，漿液靜停12 Mh，使其中生成的固體產物充分沉淀；(3)將反應池上層廢水抽出，取出下層沉淀。該沉淀經壓濾脫水和干燥處理后即為本專利技術所制備的水泥緩凝劑用石膏；(4)上一步產生的酸性廢水可用以稀釋鈦白廢硫酸，多余部分則送入曝氣池。用離心風機向曝氣池中的酸性廢水中通入空氣，使其中所含狗2+氧化為狗3+，以滿足廢水排放要求。每立方米酸性廢水的空氣流量控制在1 2m7min，通氣時間控制在60 90min ；(5)通氣結束前20 40min，以每立方米廢酸0. 5 2kg/min的速度加入消石灰， 并控制漿液的pH值為6 9。通氣結束后，漿液靜停12 Mh，使其中生成的固體產物充分沉淀；(6)將曝氣池上層廢水抽出，取出下層沉淀。上述沉淀經壓濾脫水和干燥處理后即為普通紅石膏，而該階段產生的廢水可回用或直接排放。本專利技術所用鈦白廢硫酸中雜質的含量按重量百分比計應小于8%。本專利技術所用石油焦脫硫灰包括從循環流化床鍋爐底部排出的底灰，以及經收塵系統排出的飛灰，二者可分別使用，也可以任意比例混合使用。上述石油焦脫硫灰的主要成分為無水硫酸鈣、氧化鈣和碳酸鈣，這三種成分的總含量按重量百分比計大于90%。本專利技術所述水泥緩凝劑指的是前述制備方法中第( 步所得到的石膏，其干燥處理溫度為60 90°C。本專利技術主要利用鈦白廢硫酸與石灰、石灰石之間的中和反應，以及無水硫酸鈣溶解于水形成二水硫酸鈣的反應，將石油焦脫硫灰轉變為含二水硫酸鈣和無水硫酸鈣的混合石膏。本專利技術不僅提高了石油焦脫硫灰中的硫酸鈣含量，還消除了游離石灰的不利影響。所制備石膏符合GB/T 21371-2008《用于水泥中的工業副產石膏》所提出的如表3所示的技術要求，可用作水泥緩凝劑。本專利技術可減少水泥生產對天然石膏的消耗；減少鈦白廢酸處理對天然石灰石的消耗，使這兩種工業廢棄物都能得到充分利用。具體實施例方式為檢驗本專利技術所制備水泥緩凝劑是否符合GB/T 21371-2008《用于水泥中的工業副產石膏》所提出的技術要求，制備了對比水泥。取IOkg硅酸鹽水泥熟料，摻入4%天然二水石膏，混合。將混合料在試驗球磨機中粉磨至80 μ m篩余為2. 3%、比表面積為356m2/kg， 即制成對比水泥。二水石膏的化學成分見表1所示，符合GB/T M83-1996《石膏和硬石膏》 中對G類二級石膏所提出的技術要求。按照以下方法檢驗對比水泥的物理性能依據GB/T 1346-2001的規定檢驗水泥標準稠度用水量、凝結時間和安定性；依據GB/T 17671-2001的規定檢驗水泥膠砂抗壓強度；依據GB/TM19-2005的規定檢驗水泥膠砂流動度；依據GB 8076-1997附錄C的規定檢驗鋼筋銹蝕情況；依據JC/T 1083-2008的規定檢驗水泥與減水劑的相容性(試驗用4FDN-SP型高效減水劑)。檢驗結果見表2所示。實施例1本專利技術所制備水泥緩凝劑，可通過如下技術方案實現(1)將鈦白廢硫酸稀釋至重量百分比濃度為10%，然后加入到帶有攪拌裝置的反應池，加入量為反應池容積的一半。開啟攪拌裝置，然后在每立方米廢酸中以0. ^g/min的速度加入飛灰，并控制漿液的PH值不超過4. 5 ；(2)當漿液的pH為4. 2時，停止添加石油焦脫硫灰，并繼續攪拌30min，使氧化鈣、 碳酸鈣與廢硫酸充分反應。攪拌結束后，漿液靜停Mh，使其中生成的固體產物充分沉淀；(3)將反應池上層廢水抽出，取出下層沉淀。該沉淀經壓濾脫水和干燥處理后即為本專利技術所制備的水泥緩凝劑用石膏A，其化學成分見表1所示；(4)上一步產生的酸性廢水部分用以稀釋鈦白廢硫酸，多余部分則送入曝氣池。用離心風機向曝氣池中的酸性廢水中通入空氣，使其中所含狗2+氧化為狗3+，以滿足廢水排放要求。每立方米酸性廢水的空氣流量控制在lm7min，通氣時間控制在90min ；(5)通氣結束前20min，以每立方米廢酸0. 5kg/min的速度加入消石灰，并控制漿液的PH值為6. 3。通氣結束后，漿液靜停12h，使其中生成的固體產物充分沉淀；(6)將曝氣池上層廢水抽出，取出下層沉淀。上述沉淀經壓濾脫水和干燥處理后即為普通紅石膏，而該階段產生的廢水可回用或直接排放。取IOkg硅酸鹽水泥熟料，摻入4. 52%的石膏A，混合。將混合料在試驗球磨機中粉磨至80 μ m篩余為2. 6%、比表面積為352m2/kg，即制成檢驗用水泥A。對水泥A的物理性能進行檢驗，結果見表2所示。表3列出了水泥對工業副產石膏的要求。經過計算，石膏A符本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種水泥緩凝劑的制備方法，其特征在于：其是利用鈦白廢硫酸和石油焦脫硫灰制備水泥緩凝劑的方法，所述水泥緩凝劑的制備方法如下：（１）將鈦白廢硫酸稀釋至重量百分比濃度為５～１０％，然后加入到帶有攪拌裝置的反應池中，加入量為反應池容積的一半，開啟攪拌裝置，然后在每立方米廢酸中以０．５～２ｋｇ／ｍｉｎ的速度加入石油焦脫硫灰，并控制漿液的ｐＨ值不超過４．５；（２）當漿液的ｐＨ值接近４．５時，停止添加石油焦脫硫灰，并繼續攪拌１０～３０ｍｉｎ，使石油焦脫硫灰中的氧化鈣、碳酸鈣與廢硫酸充分反應，攪拌結束后，漿液靜停１２～２４ｈ，使其中生成的固體產物充分沉淀；（３）將反應池上層廢水抽出，取出下層沉淀。該沉淀經壓濾脫水和干燥處理后即為本專利技術所制備的水泥緩凝劑用石膏；（４）上一步產生的酸性廢水經曝氣、中和和沉淀處理后，所產生的廢水可回用或直接排放。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉輝敏，王曉峰，羅偉，趙軍偉，張冬陽，
申請(專利權)人：洛陽理工學院，
類型：發明
國別省市：41