一種可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法
【專利摘要】本發明公開了一種可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，包括：氟石膏研磨粉碎過篩后在135-160℃熱處理4-6h；在熱處理后的氟石膏中加入氫氧化鈣、明礬、磷石膏、鋁土礦進行一次化學改性；在一次化學改性后的氟石膏中加入可再分散乳膠粉、粉煤灰、水泥、玉米秸稈纖維、小麥秸稈纖維、聚乙烯醇、松香乳液、檸檬酸鈉進行二次化學改性；所述可再分散乳膠粉為聚丙烯酸酯類可再分散乳膠粉，由氯化銨、過硫酸銨和十二烷基苯磺酸鈉、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯，制備得到初乳液，然后加入氫氧化鈣和聚乙烯醇噴霧干燥得到。本發明所述方法改性后的氟石膏，凝結時間短，水化硬化強度高；同時該方法使氟石膏變廢為寶。
【專利說明】—種可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石膏【技術領域】，尤其涉及一種可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法。
【背景技術】
[0002]氟石膏是氫氟酸及氟鋁酸鈉生產過程中的主要副產品，主要產自無機氟化物和有機氟化物生產廠及其它氫氟酸生產廠。每生產It氫氟酸生成大約3.6t無水氟石膏。氟石膏的主要成分為硫酸鈣，并含有部分氟化鈣和其他氟化物，而且有時H2SO4含量很高，使得排出的氟石膏呈酸性，屬強腐蝕性有毒有害廢物，未加處理的氟石膏不能直接置棄，也難以被利用。又因為氟石膏溶解度較低且溶解速度慢，凝結時間很長，水化硬化體強度很小，這些缺陷限制了其應用。目前，除部分氟石膏被利用外，大部分作為一般固體廢棄物被堆存，不僅占用土地，同時其中的有害物質也會對水體產生污染，對自然環境產生威脅。因此，如何選擇合適的改性劑對氟石膏進行改性，解決氟石膏歷史堆存的問題，使其變廢為寶，實現石膏資源的綜合利用是一個非常迫切的問題。
【發明內容】
[0003]本發明提出了一種可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，通過該方法改性后的氟石膏，凝結時間短，水化硬化強度高，使氟石膏變廢為寶。
[0004]本發明提出了一種可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，包括以下步驟:
[0005]S1、將氟石膏研磨粉碎，過篩后進行熱處理，熱處理溫度為135_160°C，熱處理時間為 4-6h ；
[0006] S2、按重量份在100份SI中熱處理后的氟石膏中加入3-5份氫氧化鈣、0.5_1.5份明礬、0.5-2份磷石膏、1-3份鋁土礦，攪拌均勻，靜置15-30h進行一次化學改性；
[0007]S3、按重量份在100份一次化學改性后的氟石膏中加入5-8份可再分散乳膠粉、
0.5-1.3份粉煤灰、0.2-1.5份水泥、0.5-2.5份玉米稻桿纖維、0.5-1.5份小麥稻桿纖維、
0.2-1份聚乙烯醇、0.1-0.5份松香乳液、0.2-0.7份檸檬酸鈉進行二次化學改性；
[0008]可再分散乳膠粉為聚丙烯酸酯類可再分散乳膠粉的制備過程如下:
[0009]A、按重量份在100份水中依次加入0.2-0.4份氯化銨、0.5-1.2份過硫酸銨和
0.5-1.0份十二烷基苯磺酸鈉加熱至40-55°C，攪拌20-40min后加入25-35份甲基丙烯酸甲酯和30-40份丙烯酸丁酯，升溫至85-95°C，攪拌保溫120_220min，利用50_80min滴加溶液A后，在80-100°C下攪拌保溫120-250min，過濾得到初乳液；其中，所述溶液A為含有30-45份甲基丙烯酸甲酯和10-20份丙烯酸丁酯的水溶液；
[0010]B、在A中得到的初乳液中滴加質量分數為6_10wt%的氫氧化鈣水溶液，加入蒸餾水調節PH為8-10，然后加入含有1-3份聚乙烯醇的水溶液，攪拌均勻后送入噴霧干燥器進行噴霧干燥得到所述可再分散乳膠粉；噴霧干燥過程中，進料速率為10-18ml/min，噴霧干燥器的進口溫度為140-160°C，出口溫度為62-80°C，轉速為20000_23000r/min ；
[0011]S4、將S3中經過二次化學改性的氟石膏在100-150°c保溫5_6h，降溫后研磨。
[0012]優選地，在SI中，熱處理溫度為145_155°C，熱處理時間為4.5-5.2h。
[0013]優選地，在SI中，熱處理溫度為148°C，熱處理時間為5.0h。
[0014]優選地，在S2中，按重量份在100份SI中熱處理后的氟石膏中加入3.8-4.2份氫氧化鈣、0.8-1.2份明礬、1.2-1.5份磷石膏、1.8-2.3份鋁土礦，攪拌均勻，靜置18_22h。
[0015]優選地，在S2中，按重量份在100份SI中熱處理后的氟石膏中加入4.1份氫氧化鈣、1.1份明礬、1.4份磷石膏、2.1份鋁土礦，攪拌均勻，靜置20h。
[0016]優選地，在S3中，按重量份在100份一次化學改性后的氟石膏中加入6-7.2份可再分散乳膠粉、0.8-1.2份粉煤灰、0.7-1.2份水泥、1.5-1.8份玉米秸桿纖維、0.8-1.3份小麥稻桿纖維、0.4-0.8份聚乙烯醇、0.2-0.35份松香乳液、0.4-0.6份檸檬酸鈉進行二次化學改性。
[0017]優選地，在S3中，按重量份在100份一次化學改性后的氟石膏中加入7份可再分散乳膠粉、1.0份粉煤灰、0.9份水泥、1.6份玉米秸桿纖維、1.2份小麥秸桿纖維、0.6份聚乙烯醇、0.27份松香乳液、0.5份檸檬酸鈉進行二次化學改性。
[0018]優選地，在S3中，在步驟A中，按重量份在100份水中依次加入0.3-0.35份氯化銨、0.7-1.0份過硫酸銨和0.6-0.8份十二烷基苯磺酸鈉加熱至45-50°C，攪拌30_35min后加入30-32份甲基丙烯酸甲酯和33-36份丙烯酸丁酯，升溫至90-93 °C，攪拌保溫150-175min，利用60_75min滴加溶液A后，在90_95°C下攪拌保溫170_190min，過濾得到初乳液；其中，所述溶液A為含有35-42份甲基丙烯酸甲酯和12-16份丙烯酸丁酯的水溶液。
[0019]優選地，在S3中，在步驟A中，按重量份在100份水中依次加入0.33份氯化銨、0.8份過硫酸銨和0.75份十二烷基苯磺酸鈉加熱至48°C，攪拌33min后加入31份甲基丙烯酸甲酯和35份丙烯酸丁酯，升溫至92 °C，攪拌保溫169min，利用70min滴加溶液A后，在92°C下攪拌保溫180min，過濾得到初乳液；其中，所述溶液A為含有38份甲基丙烯酸甲酯和15份丙烯酸丁酯的水溶液。
[0020]優選地，在S3中，在步驟B所述噴霧干燥過程中，進料速率為15-16ml/min，噴霧干燥器的進口溫度為132-134°C，出口溫度為65-68°C，轉速為21000_22000r/min。
[0021]本發明所述可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法中，采用了研磨粉碎和熱處理，改變、破壞了改性后氟石膏的結晶格子，增加了其晶格畸變和缺陷，增大了其比表面積和表面結構的不規則性，提高了改性后氟石膏的水化活性，促進了改性后氟石膏的硬化性；采用了兩次化學改性，在一次化學改性中，添加了氫氧化鈣、鋁土礦、明礬，中和了氟石膏，提高了改性后氟石膏的強度；在二次化學改性中，添加了可再分散乳膠粉，可再分散乳膠粉中的粒子會沉積或者凝聚在水化后的氟石膏表面并形成聚合物薄膜，隨著水化作用的完成，薄膜會形成互穿網絡結構并填充在氟石膏的毛細孔中，終止微裂痕的產生，提高了改性后氟石膏的抗彎強度、抗壓強度以及與不同基材之間的粘結抗拉強度，同時提高了改性后氟石膏的耐水性；添加了小麥秸桿纖維和玉米秸桿纖維，其中的纖維束在氟石膏中分布均勻，且各纖維束各向分布，提高了改性后氟石膏的抗折強度和抗壓強度；添加了聚乙烯醇，它可以縮水并形成凝膠，改性后的氟石膏在加水混合均勻后，聚乙烯醇會均勻分散在改性后氟石膏漿體中，它會隨著氟石膏硬化體中水分的消耗和蒸發而逐漸消失，形成具有一定韌性的硬質凝膠，聚乙烯醇凝膠在氟石膏硬化體中逐漸形成具有阻水作用的不規則網膜，填充氟石膏硬化體的孔隙，提高氟石膏硬化體的密實度，甚至可以完全封閉毛細孔通道，阻塞滲水通道，提高氟石膏硬化體的硬度，改善石氟膏硬化體的耐水性。
[0022]本發明所述可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法中，選擇了合適的改性劑，控制了改性劑中各成分的含量，優化了氟石膏的改性工藝，采用該方法改性的氟石膏凝結時間短，水化硬化后具有優異的抗拉強度、抗彎強度，使氟石膏變廢為寶。
【具體實施方式】
[0023]下面結合具體實施例對本發明做出詳細說明，應當了解，實施例只用于說明本發明，而不是用于對本發明進行限定，任何在本發明基礎上所做的修改、等同替換等均在本發明的保護范圍內。
[0024]實施例1
[0025]本發明所述可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，包括以下步驟:
[0026]S1、將氟石膏研磨粉碎，過篩后進行熱處理，熱處理溫度為148°C，熱處理時間為
5.0h ；
[0027]S2、按重量份在100份SI中熱處理后的氟石膏中加入4.1份氫氧化鈣、1.1份明礬、1.4份磷石膏、2.1份鋁土礦，攪拌均勻，靜置20h進行一次化學改性；
[0028]S3、按重量份在100份一次化學改性后的氟石膏中加入7份可再分散乳膠粉、1.0份粉煤灰、0.9份水泥、1.6份玉米稻桿纖維、1.2份小麥稻桿纖維、0.6份聚乙烯醇、0.27份松香乳液、0.5份檸檬酸鈉進行二次化學改性；
[0029] 其中，所述可再分散乳膠粉為聚丙烯酸酯類可再分散乳膠粉的制備過程具體如下:
[0030]A、按重量份在100份水中依次加入0.33份氯化銨、0.5份過硫酸銨和0.75份十二烷基苯磺酸鈉加熱至48°C，攪拌33min后加入31份甲基丙烯酸甲酯和35份丙烯酸丁酯，升溫至92°C，攪拌保溫169min，利用70min滴加溶液A后，在92°C下攪拌保溫180min，過濾得到初乳液；其中，所述溶液A為含有38份甲基丙烯酸甲酯和15份丙烯酸丁酯的水溶液；
[0031]B、在A中得到的初乳液中滴加質量分數為7wt%的氫氧化鈣水溶液，加入蒸餾水調節PH為9，然后加入含有2份聚乙烯醇的水溶液，攪拌均勻后送入噴霧干燥器進行噴霧干燥得到所述可再分散乳膠粉；噴霧干燥過程中，進料速率為15ml/min，噴霧干燥器的進口溫度為153°C，出口溫度為66°C，轉速為21500r/min ；
[0032]S4、將S3中經過二次化學改性的氟石膏在142°C保溫5.2h，降溫后研磨。
[0033]實施例2
[0034]本發明所述可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，包括以下步驟:
[0035]S1、將氟石膏研磨粉碎，過篩后進行熱處理，熱處理溫度為135°C，熱處理時間為6h ；
[0036]S2、按重量份在100份SI中熱處理后的氟石膏中加入5份氫氧化鈣、1.5份明礬、
0.5份磷石膏、3份鋁土礦，攪拌均勻，靜置15h進行一次化學改性；
[0037]S3、按重量份在100份一次化學改性后的氟石膏中加入5份可再分散乳膠粉、0.5份粉煤灰、1.5份水泥、2.5份玉米秸桿纖維、0.5份小麥秸桿纖維、0.2份聚乙烯醇、0.1份松香乳液、0.7份檸檬酸鈉進行二次化學改性；
[0038]其中，所述可再分散乳膠粉為聚丙烯酸酯類可再分散乳膠粉的制備過程具體如下:
[0039]A、按重量份在100份水中依次加入0.4份氯化銨、1.2份過硫酸銨和1.0份十二烷基苯磺酸鈉加熱至40°C，攪拌40min后加入25份甲基丙烯酸甲酯和30份丙烯酸丁酯，升溫至85°C，攪拌保溫220min，利用50min滴加溶液A后，在100°C下攪拌保溫120min，過濾得到初乳液；其中，所述溶液A為含有30份甲基丙烯酸甲酯和20份丙烯酸丁酯的水溶液；
[0040]B、在A中得到的初乳液中滴加質量分數為1wt %的氫氧化鈣水溶液，加入蒸餾水調節PH為8，然后加入含有3份聚乙烯醇的水溶液，攪拌均勻后送入噴霧干燥器進行噴霧干燥得到所述可再分散乳膠粉；噴霧干燥過程中，進料速率為18ml/min，噴霧干燥器的進口溫度為160°C，出口溫度為62°C，轉速為20000r/min ；
[0041]S4、將S3中經過二次化學改性的氟石膏在150°C保溫5h，降溫后研磨。
[0042]實施例3
[0043]本發明所述可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，包括以下步驟:
[0044]S1、將氟石膏研磨粉碎，過篩后進行熱處理，熱處理溫度為160°C，熱處理時間為4h ；
[0045]S2、按重量份在100份SI中熱處理后的氟石膏中加入3份氫氧化鈣、1.5份明礬、2份磷石膏、1份鋁土礦，攪拌均勻，靜置30h進行一次化學改性；
[0046]S3、按重量份在100份一次化學改性后的氟石膏中加入8份可再分散乳膠粉、1.3份粉煤灰、0.2份水泥、0.5份玉米秸桿纖維、1.5份小麥秸桿纖維、1份聚乙烯醇、0.5份松香乳液、0.2份檸檬酸鈉進行二次化學改性；
[0047]其中，所述可再分散乳膠粉為聚丙烯酸酯類可再分散乳膠粉的制備過程具體如下:
[0048]A、按重量份在100份水中依次加入0.2份氯化銨、0.5份過硫酸銨和0.5份十二烷基苯磺酸鈉加熱至55°C，攪拌20min后加入35份甲基丙烯酸甲酯和40份丙烯酸丁酯，升溫至95°C，攪拌保溫120min，利用80min滴加溶液A后，在80°C下攪拌保溫250min，過濾得到初乳液；其中，所述溶液A為含有45份甲基丙烯酸甲酯和10份丙烯酸丁酯的水溶液；
[0049]B、在A中得到的初乳液中滴加質量分數為6wt%的氫氧化鈣水溶液，加入蒸餾水調節PH為10，然后加入含有1份聚乙烯醇的水溶液，攪拌均勻后送入噴霧干燥器進行噴霧干燥得到所述可再分散乳膠粉；噴霧干燥過程中，進料速率為10ml/min，噴霧干燥器的進口溫度為140°C，出口溫度為80°C，轉速為23000r/min ；
[0050]S4、將S3中經過二次化學改性的氟石膏在100°C保溫6h，降溫后研磨。
【權利要求】
1.一種可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、將氟石膏研磨粉碎，過篩后進行熱處理，熱處理溫度為135-160°c，熱處理時間為4_6h ； 52、按重量份在100份SI中熱處理后的氟石膏中加入3-5份氫氧化鈣、0.5-1.5份明礬、0.5-2份磷石膏、1-3份鋁土礦，攪拌均勻，靜置15-30h進行一次化學改性； 53、按重量份在100份一次化學改性后的氟石膏中加入5-8份可再分散乳膠粉、0.5-1.3份粉煤灰、0.2-1.5份水泥、0.5-2.5份玉米稻桿纖維、0.5-1.5份小麥稻桿纖維、0.2-1份聚乙烯醇、0.1-0.5份松香乳液、0.2-0.7份檸檬酸鈉進行二次化學改性； 可再分散乳膠粉為聚丙烯酸酯類可再分散乳膠粉的制備過程如下: A、按重量份在100份水中依次加入0.2-0.4份氯化銨、0.5-1.2份過硫酸銨和0.5-1.0份十二烷基苯磺酸鈉加熱至40-55°C，攪拌20-40min后加入25-35份甲基丙烯酸甲酯和30-40份丙烯酸丁酯，升溫至85-95°C，攪拌保溫120_220min，利用50_80min滴加溶液A后，在80-100°C下攪拌保溫120-250min，過濾得到初乳液；其中，所述溶液A為含有30-45份甲基丙烯酸甲酯和10-20份丙烯酸丁酯的水溶液； B、在A中得到的初乳液中滴加質量分數為6-10wt%的氫氧化鈣水溶液，加入蒸餾水調節pH為8-10，然后加入含有1-3份聚乙烯醇的水溶液,攪拌均勻后送入噴霧干燥器進行噴霧干燥得到所述可再分散乳膠粉；噴霧干燥過程中，進料速率為10-18ml/min，噴霧干燥器的進口溫度為 140-160°C，出口溫度為 62-80°C，轉速為 20000-23000r/min ； 54、將S3中經過二次化學改性的氟石膏在100-150°C保溫5_6h，降溫后研磨。
2.根據權利要求1所述的可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，其特征在于，在SI中，熱處理溫度為145-155°C，熱處理時間為4.5-5.2h。
3.根據權利要求2所述的可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，其特征在于，在SI中，熱處理溫度為148°C，熱處理時間為5.0h。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，其特征在于，在S2中，按重量份在100份SI中熱處理后的氟石膏中加入3.8-4.2份氫氧化鈣、0.8-1.2份明礬、1.2-1.5份磷石膏、1.8-2.3份鋁土礦，攪拌均勻，靜置18_22h。
5.根據權利要求4所述的可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，其特征在于，在S2中，按重量份在100份SI中熱處理后的氟石膏中加入4.1份氫氧化鈣、1.1份明礬、1.4份磷石膏、2.1份鋁土礦，攪拌均勻，靜置20h。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，其特征在于，在S3中，按重量份在100份一次化學改性后的氟石膏中加入6-7.2份可再分散乳膠粉、0.8-1.2份粉煤灰、0.7-1.2份水泥、1.5-1.8份玉米秸桿纖維、0.8-1.3份小麥秸桿纖維、0.4-0.8份聚乙烯醇、0.2-0.35份松香乳液、0.4-0.6份檸檬酸鈉進行二次化學改性。
7.根據權利要求6所述的可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，其特征在于，在S3中，按重量份在100份一次化學改性后的氟石膏中加入7份可再分散乳膠粉、1.0份粉煤灰、0.9份水泥、1.6份玉米稻桿纖維、1.2份小麥稻桿纖維、0.6份聚乙烯醇、0.27份松香乳液、0.5份檸檬酸鈉進行二次化學改性。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，其特征在于，在S3中，在步驟A中，按重量份在100份水中依次加入0.3-0.35份氯化銨、0.7-1.0份過硫酸銨和0.6-0.8份十二烷基苯磺酸鈉加熱至45-50°C，攪拌30_35min后加入30-32份甲基丙烯酸甲酯和33-36份丙烯酸丁酯，升溫至90-93°C，攪拌保溫150_175min，利用60-75min滴加溶液A后，在90_95°C下攪拌保溫170_190min，過濾得到初乳液；其中，所述溶液A為含有35-42份甲基丙烯酸甲酯和12-16份丙烯酸丁酯的水溶液。
9.根據權利要求8所述的可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，其特征在于，在S3中，在步驟A中，按重量份在100份水中依次加入0.33份氯化銨、0.8份過硫酸銨和0.75份十二烷基苯磺酸鈉加熱至48°C，攪拌33min后加入31份甲基丙烯酸甲酯和35份丙烯酸丁酯，升溫至92°C，攪拌保溫169min，利用70min滴加溶液A后，在92°C下攪拌保溫180min，過濾得到初乳液；其中，所述溶液A為含有38份甲基丙烯酸甲酯和15份丙烯酸丁酯的水溶液。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的可再分散乳膠粉改性氟石膏的方法，其特征在于，在S3中，在步驟B所述噴霧干燥過程中，進料速率為15-16ml/min，噴霧干燥器的進口溫度為 150-155°C，出口溫度為 65-68°C，轉速為 21000_22000r/min。
【文檔編號】C04B11/26GK104176957SQ201410390599
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月10日 優先權日:2014年8月10日
【發明者】陳喜 申請人:安徽錦洋氟化學有限公司