一种高性能改性氟石膏的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高性能改性氟石膏，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、磷石膏8-15份、半水石膏2-6份、氢氧化钙2-8份、硫酸钠1-3份、硫酸铁0.4-0.8份、粉煤灰0.5-1.8份、氯化钙0.8-1.3份、菱镁凝胶3-7份、改性秸秆纤维5-10份、石蜡乳液1-1.8份；菱镁凝胶中氧化镁与氯化镁的质量之比为3:1-1.5；将秸秆纤维加入到水中浸泡，之后加入丙烯酸溶液和硝酸铈铵溶液，调节pH为3-5，在室温下搅拌后过滤洗涤得到改性秸秆纤维；加入水中的秸秆纤维、丙烯酸溶液中的丙烯酸单体、硝酸铈铵溶液中的硝酸铈铵的质量之比为30:2-3:0.5-1。本发明提出的高性能改性氟石膏，其具有优异的力学性能，同时其耐水性也得到了提高。
【专利说明】一种高性能改性氟石膏
【技术领域】
[0001] 本发明涉及氟石膏【技术领域】，尤其涉及一种高性能改性氟石膏。
【背景技术】
[0002] 氟石膏是氢氟酸及氟铝酸钠生产过程中的主要副产品，主要成分为硫酸钙，并含 有部分氟化钙和其他氟化物，有时含有大量的H 2S04。一方面，排出的氟石膏呈酸性，未加处 理的氟石膏不能直接置弃，也难以被利用；另一方面，氟石膏溶解度较低且溶解速度慢，凝 结时间很长，水化硬化体强度很小，耐水性能差，这些缺陷限制了其应用。
[0003] 选择合适的改性剂可以改性氟石膏的性能，但现存的改性氟石膏其耐水性，不能 满足现代社会的要求，因此，如何选择合适的改性剂，优化改性剂的含量对氟石膏进行改 性，保持其力学性能的基础上提高氟石膏的耐水性能，使其变废为宝是一个非常迫切的问 题。
【发明内容】
[0004] 本发明提出了一种高性能改性氟石膏，其具有优异的耐水性能，同时其力学性能 也得到了提高。
[0005] 本发明提出了一种高性能改性氟石膏，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、磷 石膏8-15份、半水石膏2-6份、氢氧化钙2-8份、硫酸钠1-3份、硫酸铁0. 4-0. 8份、粉煤灰 0. 5-1. 8份、氯化钙0. 8-1. 3份、菱镁凝胶3-7份、改性秸杆纤维5-10份、石蜡乳液2-3. 8 份；所述菱镁凝胶中氧化镁与氯化镁的质量之比为3:1-1. 5 ;所述改性秸杆纤维按如下方 法进行制备：将秸杆纤维加入到水中浸泡，之后加入丙烯酸溶液和硝酸铈铵溶液，调节pH 为3-5,在室温下搅拌5-8h后，过滤，用水洗涤滤渣后将滤渣烘干得到改性秸杆纤维；其中， 加入水中的秸杆纤维、丙烯酸溶液中的丙烯酸单体、硝酸铈铵溶液中的硝酸铈铵的质量之 比为 30:2-3 :0· 5-1。
[0006] 优选地，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、磷石膏12-13. 5份、半水石膏 4-5. 5份、氢氧化钙4-6份、硫酸钠1. 8-2. 3份、硫酸铁0· 6-0. 75份、粉煤灰0· 9-1. 4份、氯 化钙1. 1-1. 2份、菱镁凝胶4. 5-6份、改性秸杆纤维7-8. 5份、石蜡乳液2. 6-3. 0份。
[0007] 优选地，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、磷石膏13份、半水石膏5份、氢 氧化钙5. 3份、硫酸钠2. 1份、硫酸铁0. 7份、粉煤灰1. 2份、氯化钙1. 15份、菱镁凝胶5. 3 份、改性秸杆纤维7. 6份、石蜡乳液2. 8份。
[0008] 优选地，所述秸杆纤维为玉米秸杆纤维、小麦秸杆纤维、水稻秸杆纤维、棉花秸杆 纤维中的一种或者多种的组合。
[0009] 优选地，所述菱镁凝胶中氧化镁与氯化镁的质量之比为3:1-1. 3。
[0010] 优选地，在改性秸杆纤维的制备方法中，所述丙烯酸溶液中丙烯酸单体的物质的 量浓度为 〇· 8-1. 2mol/L。
[0011] 优选地，在改性秸杆纤维的制备方法中，所述硝酸铈铵溶液中硝酸铈铵的物质的 量浓度为 〇· 1-0. 15mol/L。
[0012] 优选地，在改性秸杆纤维的制备方法中，用水洗涤滤渣时，用30-45°C水洗涤滤渣， 洗涤至洗涤液呈中性。
[0013] 优选地，在改性秸杆纤维的制备方法中，加入水中的秸杆纤维、丙烯酸溶液中的丙 烯酸单体、硝酸铈铵溶液中硝酸铈铵的质量之比为30:2. 5-2. 7 :0. 7-0. 9。
[0014] 优选地，在改性秸杆纤维的制备方法中，加入水中的秸杆纤维、丙烯酸溶液中的丙 烯酸单体、硝酸铈铵溶液中的硝酸铈铵的质量之比为30:2. 6 :0. 85。
[0015] 本发明所述高性能改性氟石膏，通过选择多种改性剂，并优化各组分的含量，得到 了耐水性好的改性氟石膏，同时也提高了氟石膏的力学性能；氢氧化钙能中和氟石膏中的 硫酸，降低氟石膏的酸性；硫酸钠和硫酸铁能与氟石膏反应生成复盐，加速了氟石膏的水 化，提高了氟石膏的活性，为之后的改性奠定了基础；丙烯酸改性后的秸杆纤维会产生枝桠 且丙烯酸包覆在秸杆纤维的表面，增加了秸杆纤维表面的粗糙度，均匀分散在氟石膏基底 中后会提高其与氟石膏间的界面黏结力和机械啮合力，提高了改性氟石膏的力学性能；添 加的石蜡乳液会对氟石膏中的晶体进行包覆，减少了氟石膏与改性秸杆纤维之间的孔隙， 降低了水进入氟石膏的机率，减小了氟石膏的吸水率，提高了其耐水性，同时由于石蜡乳液 和丙烯酸的存在，提高了氟石膏与改性秸杆纤维之间的作用力，提高了氟石膏的力学强度； 添加的菱镁凝胶能够在氟石膏晶体表面生长形成球状结晶，填充在基底的孔隙中，与秸杆 纤维和石蜡乳液配合使用，进一步减小了改性后氟石膏的孔隙，并使改性氟石膏的结构变 为连续的结构，且相互交织在一起，进一步提高了改性氟石膏耐水性能和力学性能，得到了 综合性能好的高性能改性氟石膏；得到的改性氟石膏的24h吸水率为9-12 %，24h软化系数 0. 90-0. 95,绝干抗折强度为14-17MPa，绝干抗压强度为16-20MPa。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发 明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发 明的保护范围内。
[0017] 实施例1
[0018] 本发明所述高性能改性氟石膏，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、磷石膏15 份、半水石膏6份、氢氧化钙2份、硫酸钠1份、硫酸铁0. 4份、粉煤灰0. 5份、氯化钙1. 3份、 菱镁凝胶7份、改性秸杆纤维5份、石蜡乳液3. 8份；其中，所述菱镁凝胶中氧化镁与氯化镁 的质量之比为3:1.5 ;
[0019] 所述改性秸杆纤维所述改性秸杆纤维按如下方法进行制备：：将秸杆纤维加入到 水中浸泡，之后加入1. 2mol/L丙烯酸溶液和0. lmol/L硝酸铈铵溶液，调节pH为5,在室温 下搅拌8h后，过滤，用30°C水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，之后将滤渣烘干；其中，加入水中 的秸杆纤维、丙烯酸溶液中的丙烯酸单体、硝酸铈铵溶液中的硝酸铈铵的质量之比为30:3 : 1 ;所述秸杆纤维为棉花秸杆纤维。
[0020] 对本实施例得到的改性氟石膏进行耐水性和力学性能测试，得到的性能参数如 下所示：24h吸水率为9 %，24h软化系数0. 90,绝干抗折强度为15MPa，绝干抗压强度为 20MPa。
[0021] 实施例2
[0022] 本发明所述高性能改性氟石膏，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、磷石膏8 份、半水石膏2份、氢氧化钙8份、硫酸钠3份、硫酸铁0. 8份、粉煤灰1. 8份、氯化钙0. 8份、 菱镁凝胶3份、改性秸杆纤维10份、石蜡乳液2份；其中，所述菱镁凝胶中氧化镁与氯化镁 的质量之比为3:1 ;
[0023] 所述改性秸杆纤维按如下方法进行制备：将秸杆纤维加入到水中浸泡，之后加入 0· 8mol/L丙烯酸溶液和0· 15mol/L硝酸铈铵溶液，调节pH为3,在室温下搅拌5h后，过滤， 用35°C水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，之后将滤渣烘干；其中，加入水中的秸杆纤维、丙烯酸 溶液中的丙烯酸单体、硝酸铈铵溶液中的硝酸铈铵的质量之比为30:2 :0. 5 ;所述秸杆纤维 为小麦秸杆纤维与水稻秸杆纤维的组合物。
[0024] 对本实施例得到的改性氟石膏进行耐水性和力学性能测试，得到的性能参数如 下所示：24h吸水率为10 %，24h软化系数0. 93,绝干抗折强度为14MPa，绝干抗压强度为 16MPa。
[0025] 实施例3
[0026] 本发明所述高性能改性氟石膏，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、磷石膏13 份、半水石膏5份、氢氧化钙5. 3份、硫酸钠2. 1份、硫酸铁0. 7份、粉煤灰1. 2份、氯化钙 1. 15份、菱镁凝胶5. 3份、改性秸杆纤维7. 6份、石蜡乳液2. 8份；其中，所述菱镁凝胶中氧 化镁与氯化镁的质量之比为3:1. 2 ;
[0027] 所述改性秸杆纤维按如下方法进行制备：将秸杆纤维加入到水中浸泡，之后加入 1. 11. lmol/L丙烯酸溶液和0· 12mol/L硝酸铈铵溶液，调节pH为4,在室温下搅拌6h后，过 滤，用45°C水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，之后将滤渣烘干；其中，加入水中的秸杆纤维、丙 烯酸溶液中的丙烯酸单体、硝酸铈铵溶液中的硝酸铈铵的质量之比为30:2. 6 :0. 85 ;所述 秸杆纤维为玉米秸杆纤维。
[0028] 对本实施例得到的改性氟石膏进行耐水性和力学性能测试，得到的性能参数如 下所示：24h吸水率为12 %，24h软化系数0. 95,绝干抗折强度为17MPa，绝干抗压强度为 19. 6MPa〇
【权利要求】
1. 一种高性能改性氟石膏，其特征在于，其原料按重量份数包括：氟石膏100份、磷石 膏8-15份、半水石膏2-6份、氢氧化钙2-8份、硫酸钠1-3份、硫酸铁0. 4-0. 8份、粉煤灰 0. 5-1. 8份、氯化钙0. 8-1. 3份、菱镁凝胶3-7份、改性秸杆纤维5-10份、石蜡乳液2-3. 8 份；所述菱镁凝胶中氧化镁与氯化镁的质量之比为3:1-1. 5 ;所述改性秸杆纤维按如下方 法进行制备：将秸杆纤维加入到水中浸泡，之后加入丙烯酸溶液和硝酸铈铵溶液，调节pH 为3-5,在室温下搅拌5-8h后，过滤，用水洗涤滤渣后将滤渣烘干得到改性秸杆纤维；其中， 加入水中的秸杆纤维、丙烯酸溶液中的丙烯酸单体、硝酸铈铵溶液中的硝酸铈铵的质量之 比为 30:2-3 :0· 5-1。
2. 根据权利要求1所述的高性能改性氟石膏，其特征在于，其原料按重量份数包括：氟 石膏100份、磷石膏12-13. 5份、半水石膏4-5. 5份、氢氧化钙4-6份、硫酸钠1. 8-2. 3份、 硫酸铁0. 6-0. 75份、粉煤灰0. 9-1. 4份、氯化钙1. 1-1. 2份、菱镁凝胶4. 5-6份、改性秸杆 纤维7-8. 5份、石蜡乳液2. 6-3. 0份。
3. 根据权利要求1或2所述的高性能改性氟石膏，其特征在于，其原料按重量份数包 括：氟石膏100份、磷石膏13份、半水石膏5份、氢氧化钙5. 3份、硫酸钠2. 1份、硫酸铁 〇. 7份、粉煤灰1. 2份、氯化钙1. 15份、菱镁凝胶5. 3份、改性秸杆纤维7. 6份、石蜡乳液2. 8 份。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的高性能改性氟石膏，其特征在于，所述秸杆纤维 为玉米結杆纤维、小麦結杆纤维、水稻結杆纤维、棉花結杆纤维中的一种或者多种的组合。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的高性能改性氟石膏，其特征在于，所述菱镁凝胶 中氧化镁与氯化镁的质量之比为3:1-1. 3。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的高性能改性氟石膏，其特征在于，在改性秸杆纤 维的制备方法中，所述丙烯酸溶液中丙烯酸单体的物质的量浓度为0. 8-1. 2mol/L。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的高性能改性氟石膏，其特征在于，在改性秸杆纤 维的制备方法中，所述硝酸铈铵溶液中硝酸铈铵的物质的量浓度为〇. 1-0. 15mol/L。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的高性能改性氟石膏，其特征在于，在改性秸杆纤 维的制备方法中，用水洗涤滤渣时，用30-45°C水洗涤滤渣，洗涤至洗涤液呈中性。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的高性能改性氟石膏，其特征在于，在改性秸杆纤 维的制备方法中，加入水中的秸杆纤维、丙烯酸溶液中的丙烯酸单体、硝酸铈铵溶液中硝酸 铈铵的质量之比为30:2. 5-2. 7 :0· 7-0. 9。
10. 根据权利要求9所述的高性能改性氟石膏，其特征在于，在改性秸杆纤维的制备方 法中，加入水中的秸杆纤维、丙烯酸溶液中的丙烯酸单体、硝酸铈铵溶液中的硝酸铈铵的质 量之比为30:2. 6 :0. 85。
【文档编号】C04B24/08GK104193285SQ201410427670
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】陈喜 申请人:安徽锦洋氟化学有限公司