一种利用废硫酸直接制备速凝硫氧镁水泥的方法与流程

本发明涉及一种制备水泥的方法，特别是涉及一种利用废硫酸直接制备速凝硫氧镁水泥的方法。

背景技术：

镁质水泥是以MgO为主要成分的胶凝系统。镁质水泥的主要原料是菱镁矿。我国丰富的菱镁矿资源为硫氧镁水泥的生产制备提供了丰富的原材料。镁是全球重要资源型商品,具有节能、轻质、易回收等特性,广泛的应用于国防、汽车、航天、航空等产业领域,被誉为“21世纪绿色工程材料”。我国的菱镁矿储量居全球首位,而且质量高、易开采、工程利用价值高,为硫氧镁水泥的应用提供了丰富的原材料市场。

硫氧镁水泥是由活性 MgO 与一定浓度的 MgSO4溶液组成的 MgO-MgSO4-H2O三元胶凝体系。其原料主要为:轻烧氧化镁、七水硫酸镁、水、外加剂。其中轻烧氧化镁是由菱镁矿(MgCO3)经750℃~850℃煅烧磨细制成。

但硫氧镁水泥的力学性能较差，不能满足产品的使用要求，硫氧镁水泥的力学性能较差不是硫氧镁水泥的本质，关键是硫酸镁溶液的浓度很难提高。若配制的硫氧镁水泥全部转化为5·1·8 结晶相，在室温下很难将MgSO4·7H2O与H2O按质量比213.3:108将MgSO4·7H2O全部溶解，造成硫氧镁的水泥性能下降。

在我国，硫酸镁化工产品通常作为农业肥料，因此发展硫氧镁水泥行业的同时可能会存在着与农业抢肥的情况。此外，可能由于产量的问题，目前我国硫酸镁的价格普遍比氯化镁高，因此寻找价格低廉且能够替代硫酸镁的原料成为降低生产成本的重要途径。硫酸作为一种重要的化工原料，与其他酸相比，具有价格低廉的特点，因此被广泛用于各种化学和金属制造行业。随之而来的是，每年会产生大量的工业废硫酸，如果直接排放会对水环境、土壤甚至是生物体造成严重的污染和危害。目前，废硫酸的处理方法主要是利用石灰或者氨水进行中和，但这样会产生大量的石膏和高浓度的铵离子废液从而引起严重的二次污染。因此，若能直接将废硫酸用于生产成产品，将具有经济和环保的双重意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用废硫酸直接制备速凝硫氧镁水泥的方法，本发明采用工业废硫酸，将其配制成低浓度的硫酸，将其直接加入到轻烧氧化镁或氢氧化镁中，搅拌均匀后，加入外加剂磷酸二氢铝[Al（H2PO4）3]和柠檬酸，经过养护，直接制备出快凝硫氧镁水泥。 解决了工业废硫酸的处理、硫酸镁的溶解问题，并且大幅提高了硫氧镁水泥的强度，减少了硫酸镁的制备工艺，简化硫酸镁的工艺流程。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用废硫酸直接制备速凝硫氧镁水泥的方法，所述方法包括以下过程：

废硫酸调整到适当的浓度, 加入到轻烧氧化镁或氢氧化镁中，搅拌均匀后，加入缓凝剂，经过养护，直接制备出速凝硫氧镁水泥；废硫酸制备成浓度为45-50%的溶液，将硫酸加入到氢氧化镁中搅拌均匀，硫氧镁水泥的质量配比为：有效氢氧化镁：340-360 份；40-45%的硫酸溶液:185-235份；缓凝剂磷酸二氢铝[Al（H2PO4）3]：3-10份。

所述的一种利用废硫酸直接制备速凝硫氧镁水泥的方法，所述将废硫酸制备成浓度为25-30%的溶液，将硫酸加入到轻烧氧化镁中搅拌均匀，硫氧镁水泥的质量配比为：有效轻烧氧化镁：240-260 份；20-30%的硫酸溶液:300-355份；缓凝剂柠檬酸：1-10份。

本发明的优点与效果是：

1.本发明采用工业废硫酸，将其配制成低浓度的硫酸，将其直接加入到轻烧氧化镁或氢氧化镁中，搅拌均匀后，加入外加剂磷酸二氢铝[Al（H2PO4）3]和柠檬酸，经过养护，直接制备出快凝硫氧镁水泥。 解决了工业废硫酸的处理、硫酸镁的溶解问题，并且大幅提高了硫氧镁水泥的强度，减少了硫酸镁的制备工艺，简化硫酸镁的工艺流程，可取得更大的经济效益和社会效益。

2. 本发明可制备出速凝硫氧镁水泥，解决了工业废硫酸的处理问题、硫氧镁水泥制备过程中硫酸镁溶液的配制问题，减少了硫酸镁的制备工艺，简化硫酸镁的工艺流程，并且大幅提高了硫氧镁水泥的强度，降低了硫氧镁水泥的生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例1工艺流程图；

图2为本发明实施例2工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，按照试验设计的配合比，分别量取轻烧氧化镁(MgO)、工业废硫酸、自来水(或蒸馏水)和磷酸二氢铝酸等外加剂。先将轻烧镁加入水中制备成氢氧化镁，然后将工业废硫酸配制成浓度为40.0-45.0%的硫酸溶液，搅拌均匀，按照有效氢氧化镁：340-360 份；40.0-50.0%的硫酸溶液: 185-235份的配方，边搅拌边将硫酸慢速加入氢氧化镁中，待硫酸加入完毕后，加入3-10份外加剂磷酸二氢铝，再快速搅拌2分钟，搅拌成均匀的硫氧镁水泥净浆。

将制备好的硫氧镁水泥净浆浇入尺寸为40mm×40mm×160mm三联模中，置于振动台上震动60s后抹平，然后置于恒温室中密封养护一天脱模，继续在恒温（25℃）条件中密封养护至28d龄期。

将制备完毕的镁水泥净浆震动数次刮平，记录磷酸二氢铝全部加硫酸镁水泥的时间为凝结起始时间。降低凝结时间测定仪的试针与水泥净浆表面接触，放松试针并使试针垂直自由地沉入水泥净奖。观察试针停止下沉或下沉30s时指标的读数，当试针沉入距底板4mm±1mm，水泥达到初凝状态，记录初凝时间。然后将试模连同浆体翻转180度，记录试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体中留下痕迹时，水泥达到终凝状态。

将养护至28天龄期的40mm×40mm×160mm的镁水泥试件在水泥强度试验机上进行抗折强度和抗压强度测试。

实验结果表明：硫氧镁水泥的初凝时间为4-15min，终凝时间为20-50min；28天的抗压强度为30.2-55.3MPa，2小时的抗压强度6.3-15.0MPa；28天的抗折强度为4.2-9.3MPa。

实施例2

如图2所示，按照试验设计的配合比，分别量取轻烧氧化镁(MgO)、工业废硫酸、自来水和柠檬酸等外加剂。将工业废硫酸配制成浓度为20.0-30.0%的硫酸溶液，搅拌均匀，按照有效轻烧氧化镁：240-260 份；20.0-30.0%的硫酸溶液: 300-355份；将硫酸慢速加入轻烧氧化镁中，待硫酸加入完毕后，加入1-10份缓凝剂柠檬酸，再快速搅拌5分钟，搅拌成均匀的硫氧镁水泥净浆。

将制备好的硫氧镁水泥净浆浇入尺寸为40mm×40mm×160mm三联模中，置于振动台上震动60s后抹平，然后置于恒温室中密封养护一天脱模，继续在恒温（25℃）条件中密封养护至28d龄期。

将制备完毕的镁水泥净浆震动数次刮平，记录记录磷酸二氢铝全部加硫酸镁水泥的时间为凝结起始时间。降低凝结时间测定仪的试针与水泥净浆表面接触，放松试针并使试针垂直自由地沉入水泥净奖。观察试针停止下沉或下沉30s时指标的读数，当试针沉入距底板4mm±1mm，水泥达到初凝状态，记录初凝时间。然后将试模连同浆体翻转180度，记录试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体中留下痕迹时，水泥达到终凝状态。

将养护至28天龄期的40mm×40mm×160mm的镁水泥试件在水泥强度试验机上进行抗折强度和抗压强度测试。

实验结果表明：硫氧镁水泥的初凝时间为25-60min，终凝时间为40-90min；2小时的抗压强度3.3-10.2MPa；28天的抗压强度为32.3-65.3MPa，28天的抗折强度为3.2-12.6MPa。