[发明专利]一种基于钛石膏的铁红和石膏胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于钛石膏的铁红和石膏胶凝材料及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：将钛石膏粉体与浓硫酸和工业用水配比、加热、浸取反应，过滤得到滤液和二水硫酸钙滤饼；将滤液加碱中和、沉淀、过滤获得铁质氢氧化物滤饼及含硫酸盐的滤液；将铁质氢氧化物滤饼经洗涤、干燥和热处理后，获得铁红粉体；将含硫酸盐的滤液加碱中和沉淀、过滤获得二水硫酸钙滤饼；将二水硫酸钙滤饼经洗涤、干燥和低温焙烧获得石膏胶凝材料。本发明工艺环保、成本低，工业适用性强。钛石膏的有价组分和化学助剂得到充分利用，铁质氧化物的提取率高达86％～96％；石膏胶凝材料物相为烧石膏，硫酸钙含量高达85％～95％。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化利用和无机非金属材料制备领域，具体地说，涉及一种基于钛石膏的铁红和石膏胶凝材料及其制备方法。

背景技术

钛石膏是采用硫酸法生产钛白粉时，为治理酸性废水，加入石灰或电石渣以中和大量酸性废水而产生的以二水硫酸钙为主要成分的工业废渣。钛石膏具有含水量高、粘度大、杂质含量高等特点，难以直接利用，从而长期作为一种固体废弃物被大量堆置。钛石膏的堆置不仅占用大量土地、污染环境、危害人体健康，而且给钛白粉企业造成了巨大的经济负担。

钛石膏中的铁质氧化物含量较高，多以氢氧化铁胶体形式存在。钛石膏中的铁质氧化物含量过高，会引起钛石膏砌块力学性能下降。因此，高效提取分离钛石膏中铁质氧化物成为拓宽钛石膏资源化利用的重要突破口。

专利一种钛石膏中铁元素的分离去除工艺(申请号：201510939265.2，申请日：2015-12-15，公开号：CN 105502464 A，公开日：2016-04-20)公开了一种钛石膏中铁元素的分离去除工艺，其方法是利用还原剂将钛石膏中的铁离子还原形成具有磁性的Fe₃O₄，再通过磁选将物料中的Fe₃O₄与非磁性物质进行分离，该工艺铁的提取效率较低，钛石膏的有价组分没有得到充分利用。

江莹(江莹.钛石膏除铁试验研究[J].化工管理,2015(34):199-200)采用连二亚硫酸钠作为还原剂，在酸性环境下将三价铁还原成易溶于水的二价铁，洗涤过滤去除钛石膏中的氧化铁，该方法在除铁过程中不仅产生新的污染物，而且除铁效果不理想，钛石膏的其余有价组分没有得到充分利用。

朱静平(朱静平，罗茜，刘洪.硫酸法钛白石膏的纯化工艺研究[J].西昌学院学报(自然科学版),2012(2):67-69)分别使用萃取剂P507和丙酮萃取法来除铁，但铁的去除率只有63.97％。

专利一种钛石膏复合胶凝材料及其制备方法(申请号：201310010703.8，申请日：2013-01-13，公开号：CN 103043985 A，公开日：2013-04-17)中的钛石膏复合胶凝材料包括胶凝材料、水、外掺料和改性剂。该工艺中使用的钛石膏没有经过任何预处理，钛石膏杂质含量高，影响产物的性能。

综上所述，现有工艺或技术普遍存在成本偏高、工艺复杂、不环保，铁质氧化物的去除率低，且化学助剂未得到充分利用，易产生二次污染，同时钛石膏的有价组分也未得到充分利用等缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术和方法存在成本高、除铁效果不理想、工艺不环保的问题，提供了一种基于钛石膏的铁红和石膏胶凝材料及其制备方法，采用硫酸为浸取剂，高效提取分离钛石膏中的铁质氧化物和可溶盐，采用分步沉淀的方法，使钛石膏中的铁质氢氧化物和石膏组分得到充分利用，通过低温焙烧得到石膏胶凝材料。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于钛石膏的铁红和石膏胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将钛石膏原料经预处理后获得钛石膏粉体；

2)将步骤1)获得的钛石膏粉体与浓硫酸和工业用水配比后置于带搅拌和加热装置的耐酸反应釜中，加热并进行浸取反应，经过滤获得滤液和二水硫酸钙滤饼；