機(jī)械活化石灰石粉處理鈦白廢酸制備水泥用石膏

1、機(jī)械活化石灰石粉處理鈦白廢酸制備水泥用石膏機(jī)械活化石灰石粉處理鈦白廢酸制備水泥用石膏蘇念英1，黎鉉海2，盧宇熙2，譚振聰2，陳明月2，謝元健2（1.桂林市生產(chǎn)力促進(jìn)中心，廣西桂林541002；2.廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院南寧530004）摘要：摘要：以鈦白粉廠提供的鈦白廢酸和石灰石粉為原料，引入機(jī)械活化法，中和處理鈦白廢酸，制取水泥用石膏?？疾炝嗽跈C(jī)械活化與常規(guī)攪拌兩種方法下處理鈦白廢酸時工藝參數(shù)對所制得石膏二水硫酸鈣含量的影響。結(jié)果表明，

2、機(jī)械活化法制得石膏的二水硫酸鈣含量明顯高于常規(guī)攪拌法，且符合水泥用石膏要求。較適宜的機(jī)械活化工藝條件為：液固比2.4、反應(yīng)時間10min、陳化時間2h、石灰石粉粒度0.2mm，在此條件下所得石膏二水硫酸鈣含量可達(dá)83.6%。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：機(jī)械活化；石灰石粉；鈦白廢酸；石膏中圖分類號：中圖分類號：X758，X789文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：文章編號：10077545（2018）11000000PreparationofGyps

3、umfCementfromTitaniumWhiteWasteAcidTreatedbyMechanicalActivationLimePowderSUNianying1LIXuanhai2LUYuxi2TANZhencong2CHENMingyue2XIEYuanjian2（1.GuilinProductivityPromotionCenterGuilin541002GuangxiChina2.SchoolofChemistryChe

4、micalEngineeringGuangxiUniversityNanning530004China）Abstract：Gypsumfcementwaspreparedbymechanicalactivationmethodwithtitaniumwhitewasteacidlimepowderasrawmaterials.Effectsofparametersofmechanicalactivationconventionalsti

5、rringmethodsoncontentofcalciumsulfatedihydrateingypsumwereinvestigated.Theresultsshowthatcontentofcalciumsulfatedihydrateingypsumpreparedbymechanicalactivationmethodmeettherequirementsofcementgypsumstardisobviouslyhigher

6、thanthatbyconventionalstirringmethod.Contentofcalciumsulfatedihydrateingypsumis83.6%undertheoptimummechanicalactivationparametersincludingratioofliquidtosolidof2.4reactiontimeof10minagingtimeof2hsizeoflimeparticleof0.2mm

7、.Keywds：mechanicalactivationlimepowdertitaniumwhitewasteacidgypsum國內(nèi)外生產(chǎn)鈦白粉主要有硫酸法和氯化法兩種方法，我國鈦白粉廠主要采用硫酸法[12]。據(jù)統(tǒng)計(jì)[3]，每生產(chǎn)1t鈦白粉將會產(chǎn)生8~10t含硫酸20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右的鈦白廢酸。我國鈦白粉年產(chǎn)量約2.3Mt，即每年排放鈦白廢酸約23Mt。我國大部分鈦白粉廠采用石灰中和法處理鈦白廢酸[45]，其實(shí)質(zhì)為酸堿中和反應(yīng)。該

8、方法雖工藝簡單，但操作費(fèi)用偏高，而且反應(yīng)過程中生成的硫酸鈣會覆蓋在未反應(yīng)的氫氧化鈣顆粒表面，阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，導(dǎo)致生成的鈦白石膏中二水硫酸鈣含量較低，降低了實(shí)際利用價值；如果將其填埋處理，會造成環(huán)境的二次污染，也浪費(fèi)了硫資源[68]。本研究在石灰中和法的基礎(chǔ)上引入機(jī)械活化法，利用工業(yè)球磨機(jī)[911]將石灰石磨制成石灰石粉(以下簡稱石粉)后，以石粉做反應(yīng)中和劑，直接與鈦白廢酸進(jìn)行中和反應(yīng)，所制取的石膏（二水硫酸鈣含量≥75%）不僅能滿足水

9、泥廠的使用要求[1214]，而且節(jié)約成本，避免了石灰石高溫煅燒生成石灰的能耗，同時解決了反應(yīng)中硫酸鈣被包裹問題，為鈦白廢酸的回收利用提供了一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的新方法[15]。1試驗(yàn)部分試驗(yàn)部分1.1試驗(yàn)原料和儀器試驗(yàn)原料和儀器原料：以廣西某鈦白粉廠提供的鈦白廢酸和石灰石為原料。試驗(yàn)前，將石灰石進(jìn)行粉粹，取0.075mm部分作為中和反應(yīng)用石粉原料。該石粉主要物質(zhì)為碳酸鈣，主要化學(xué)成分（%）：Ca38、Si0.8、Mg0.6、Al0

10、.3、Fe0.2、S0.06、K0.05、Zn0.02、Ti0.02、Sr0.01、Na0.01、Cl0.01。鈦白廢酸的主要化學(xué)成分[16]：H2SO424.523%、FeSO4101gL。收稿日期收稿日期：20180621基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（桂科攻135500310）作者簡介作者簡介：蘇念英（1965），女，廣西桂林人，碩士，高級工程師；通信作者通信作者：黎鉉海（1959），男，廣西梧州人，博士，教授.

11、doi：10.3969j.issn.10077545.2018.11.017圖2反應(yīng)時間對鈦白石膏二水硫酸鈣含量和終點(diǎn)反應(yīng)時間對鈦白石膏二水硫酸鈣含量和終點(diǎn)pH的影響的影響Fig.2EffectofreactiontimeoncontentofcalciumsulfatedihydrateoftitaniumwhitegypsumterminalpHvalue由圖2可知，機(jī)械活化反應(yīng)所得石膏二水硫酸鈣含量在反應(yīng)時間5~10min內(nèi)隨反應(yīng)

12、時間的增加而上升，而后變化不大并伴有小波動，并且，二水硫酸鈣含量全部達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。常規(guī)攪拌條件下所得石膏二水硫酸鈣含量在反應(yīng)時間5~10min內(nèi)亦隨反應(yīng)時間的增加而上升，之后基本保持穩(wěn)定，而且，二水硫酸鈣含量全部低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求。反應(yīng)終點(diǎn)pH隨反應(yīng)時間的增加而不斷上升，達(dá)到一定時間后基本保持不變。這是因?yàn)?，隨著反應(yīng)時間的增加，二水硫酸鈣的含量明顯增加，而反應(yīng)生成的二水硫酸鈣微溶于水，大部分沉積在石粉的表面，使反應(yīng)速率逐漸下降，直至反

13、應(yīng)最終停止。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，機(jī)械活化反應(yīng)在反應(yīng)10min后二水硫酸鈣含量基本保持不變且高于國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，為保證石膏中二水硫酸鈣含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)，同時，結(jié)合生產(chǎn)成本要求，選定10min為最適宜的反應(yīng)時間。2.3陳化時間對鈦白石膏二水硫酸鈣含量的影響陳化時間對鈦白石膏二水硫酸鈣含量的影響在液固比為2.4、反應(yīng)時間10min以及石粉粒度為0.075mm的條件下，陳化時間對鈦白石膏二水硫酸鈣含量和終點(diǎn)pH的影響如圖3所示。01234502040

14、60801000246810反應(yīng)終點(diǎn)pH機(jī)械活化二水硫酸鈣常規(guī)攪拌二水硫酸鈣二水硫酸鈣含量%陳化時間h二水硫酸鈣國標(biāo)機(jī)械活化終點(diǎn)pH常規(guī)攪拌終點(diǎn)pH圖3陳化時間對鈦白石膏二水硫酸鈣含量和終點(diǎn)陳化時間對鈦白石膏二水硫酸鈣含量和終點(diǎn)pH的影響的影響Fig.3EffectofagingtimeoncontentofcalciumsulfatedihydrateoftitaniumwhitegypsumterminalpHvalue由圖3可知，