本发明提供了一种利用造纸工业的白泥一步法生成高强石膏的制备方法，属于化工生产领域。
背景技术：
以木材为制浆原料的制浆造纸厂，所产生的白泥基本上都经煅烧后循环使用。而非木材纤维的制浆造纸厂的白泥，除少数企业对碱回收白泥进行综合利用外，大多数企业只是择地填埋或堆放。随着我国制浆造纸企业新建的碱回收系统数量增多、规模扩大，产生的白泥正成比例大幅度增加并积累，如何实现造纸白泥的综合利用是亟须解决的问题。
造纸白泥的主要成分为CaCO3，还包含一定量的CaSO4、CaCl2、Mg(OH)2和SiO2，其中钙盐的含量占50％～85％，是很好的制造高强石膏的钙质原料。高强石膏(α-HH)相对于普通建筑石膏(β-HH)具有水化速度慢、标准需水量低、水化热小、强度高、结构致密等优点。对α-HH的利用已有很长久历史，目前对α-HH应用的不断的扩展，涵盖：轻工业、建筑建材、食品行业、医学应用等领域。白泥中的钙质原料用硫酸酸化后可以得到大量的二水硫酸钙，将其作为常压水热合成高强石膏的原料，可以大幅提高白泥的工业附加值，实现造纸白泥的高效利用。此外，白泥中的Na+、Mg2+等可以用作常压水热反应体系的活度剂，降低了白泥用于其他用途时提纯杂质的成本。
专利CN103482892A提出了一种利用天然石膏合成高强石膏的制备方法，其特征在于：将二水石膏品位≥96％的天然石膏矿石经过清洗、晾干、粉碎等预处理措施后，于蒸压釜中进行热蒸压，将蒸压产物烘干并粉磨即可制得α型高强石膏粉。此方法简单易行，操作方便，制得的α型高强石膏粉强度高，水化速度快。该专利所述利用天然石膏制备α高强石膏的热压法，蒸压釜内压力为0.2～0.25MPa，热压温度为130℃～138℃，蒸压时间为10～11h。这种热压法在实际生产过程中虽然操作简单，但制备过程对反应釜的耐高压，耐高温的性能要求高，实际的设备成本高，长期连续生产很容易造成反应釜的疲劳损坏，损坏后设备的维护成本也较高。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对市场上现有的处理白泥的方法无法实现对白泥的充分利用的现状，提出了一种利用白泥一步法合成高强石膏的方法，利用该方法可以不需对白泥进行提纯等处理，直接将其作为常压水热法制备高强石膏的原料，制造品质良好可进行实际应用的高强石膏。
本发明的目的是这样实现的：一种利用造纸白泥生产高强石膏的方法，包括有以下步骤：
1)取一定质量的造纸白泥低温烘干至恒重，置于反应容器中，加入一定浓度的稀硫酸直至溶液中无气泡产生；继续向溶液中加入微过量的稀硫酸至溶液pH<4；
2)取一定质量的活度剂加入到上述反应体系中，使新加的离子与造纸白泥中的杂质Na+、Mg2+离子共同构成常压水热反应的活度剂环境；
3)向所得溶液中加入一定量的媒晶剂，搅拌并加热反应溶液至一定温度，恒温反应一段时间即得含高强石膏的溶液；
4)真空沸水过滤反应体系中的混合溶液，得到滤饼并用乙醇固定，真空干燥箱干燥至恒重，得到高强石膏固体。
按上述方案，步骤1)中加入的稀硫酸的浓度为1～3mol/L。
按上述方案，步骤2)中加入的活度剂为NaCl、FeCl3、MgCl2和NH4Cl中的一种或多种的混合。
按上述方案，步骤2)中活度剂的质量为造纸白泥质量的5％～15％。
按上述方案，步骤3)中媒晶剂为十二烷基磺酸钠、木质素磺酸钠、柠檬酸、柠檬酸和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种的混合。
按上述方案，步骤3)中媒晶剂的用量为造纸白泥质量的0.05％～0.40％。
按上述方案，步骤3)中反应温度为95～105℃；反应时间为1h～12h。
本发明步骤1)中，分两步对造纸白泥的水溶液中加入稀硫酸，其一是为了中和造纸白泥中的CaCO3，并转化为CaSO4·2H2O；其二，一定量的稀硫酸的加入可以调节混合体系中的pH值与SO42-，使混合体系溶液中的H+、SO42-能够达到常压水热反应的离子浓度条件；步骤2)中，向混合体系中加入适量活度剂是为了与造纸白泥中本身含有的MgCl2、NaCl配合共同作为常压水热反应所需的活度剂离子，进一步为反应提供良好的活度剂环境；步骤3)与步骤4)是常压水热反应制备高强石膏固体的基本步骤；步骤4)中，过滤得到的滤液中主要成分为Na2SO4、MgSO4等可以循环使用作为常压水热反应溶液，降低了生产成本，不导致过滤水的浪费与环境污染。
本发明的有益效果：本发明采用的一步法制备高强石膏的方法，工艺简单易行。将工业废弃物造纸白泥作为反应原料，不需要对原料进行任何处理，相比于现有的加压蒸汽法与常压水热法生产高强石膏具有明显的工艺成本低，经济效益高的优势，且反应所得废液可循环利用；本发明的原料来自于造纸白泥，不需要对造纸白泥进行任何提纯或除杂处理，造纸白泥中的主要成分碳酸钙作为制备二水硫酸钙的原料，杂质离子Na+、Mg2+可以作为常压水热反应的活度剂，SiO2等杂质也并不会对制备高强石膏的反应产生不利影响，实现了对造纸白泥的充分、高经济效益的利用；利用本发明所述方法制备的高强石膏晶体的绝干抗压强度可达到30MPa以上，可广泛用于建筑、装饰等领域。
具体实施方式
下面通过实施例的方式，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
步骤一、取低温烘干至恒重白泥质量100g于反应容器中，向容器中加入浓度为2mol/L的稀硫酸，边加边搅拌，直至溶液中无气泡产生；继续向溶液中加入微量稀硫酸，使硫酸微过量至溶液pH<4。
步骤二、取10gNaCl加入到反应体系中，搅拌使NaCl完全溶解于混合溶液。
步骤三、向溶液中加入0.20g木质素磺酸钠，搅拌并加热反应溶液至95℃温度，恒温反应6h。
步骤四、真空沸水过滤混合反应液3次，得到滤饼并用乙醇固定，60℃真空干燥箱干燥4h，得到高强石膏固体，按照《中华人民共和国建材行业标准JC/T2038-2010》测试α高强石膏的标稠用水量为38％，绝干抗压强度为32MPa。
实施例2～6
利用造纸白泥生产高强石膏的制备方法具体步骤同实施例1，改变工艺参数重复实施例1中的方法得到的高强石膏的性能指标列表如下：
表1.实施例2～6中的工艺参数及所得高强石膏的性能