本发明属于建筑材料技术领域，涉及钛石膏废渣资源化利用技术，具体涉及一种钛石膏废渣抹灰砂浆及其制备方法。
背景技术：
随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。粉煤灰，燃煤电厂排出的烟气中收捕下来的细灰，其主要氧化物组成为：sio2、al2o3、feo、fe2o3、cao、tio2。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。
粉煤灰也有其特点，粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为0.5-300μm；并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50-80%，有很强的吸水性。因此，综合上述优势，粉煤灰的综合利用，变废为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决我国电力生产环境污染、资源缺乏之间矛盾的重要手段，也是电力生产所面临解决的任务之一。
我国每年约产生32-48万吨的钛石膏，几乎没有得到利用。钛石膏的排放不仅占用大量土地、污染环境，而且给钛白粉企业造成了很大的经济负担。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）以中和大量的酸性废水而产生的以二水石膏为主要成分的废渣。钛石膏的产生量和堆存量很大，需要以规模化方式集中进行利用，但其含有一定的杂质，需无害化处置后才可资源综合利用。
中国专利cn109400102a公开了一种以脱硫石膏、灰钙、细沙、混凝土废石料、保水剂、缓凝剂、憎水剂和流变改性剂以一定配比制备抹灰石膏，其中添加了憎水剂之后，固化后对水有很强的排斥作用，不利于凝胶材料前期的水化反应。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明研发一种具有良好的力学性能、较好的粘结性的建筑复合砂浆材料，可对储藏量巨大的钛石膏废渣和粉煤灰进行有效的资源化利用。
为解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种钛石膏废渣抹灰砂浆，包括以下重量份的原料：
钛石膏：20-40份；
粉煤灰：15-50份；
碱性添加剂：15-40份；
改性剂：0-0.4份；
减水剂：0.1-5份。
所述钛石膏的主要化学成分及比重为：cao22.56-38.95%，so332.54-39.67%，so21.52-2.36%，fe2o36.36-9.75%，al2o30.48-1.95%，mgo0.73-3.58%，tio21.75-4.17%，损失量10.34-16.90%，结晶水12.56-13.62%。
所述钛石膏为钛石膏原料经干燥、粉碎、研磨、过筛制备的钛石膏粉体；所述钛石膏干燥温度为80-250℃，干燥时间3-8h，粉碎转速2000-6000rpm，粉碎时间1-4h，过400目以上的筛。
所述粉煤灰的主要化学成分及比重为：sio211.56-35.98%，al2o36.89-31.91%，fe2o32.04-19.75%，cao1.56-16.95%，mgo0.45-3.34%，so31.54-3.67%，na2o1.21-3.78%，k2o1.25-2.78%，损失量1.54-26.90%。
所述粉煤灰为粉煤灰原料经干燥、粉碎、研磨、过筛制备的粉煤灰粉体；所述粉煤灰干燥温度为60-150℃，干燥时间3-5h，粉碎转速1000-3000rpm，粉碎时间2-6h，过400目以上的筛。
所述碱性添加剂为水泥、碱性矿渣、石灰和可燃性页岩灰中的一种或一种以上。
所述的碱性添加剂，其中水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫酸盐水泥和磷酸盐水泥中的一种或一种以上。
所述碱性添加剂经粉碎、研磨、过筛制备粉体，粉碎转速2000-5000rpm，粉碎时间1-6h，过300目以上的筛，比表面积为300-450m2/kg。
所述改性剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、石棉、高岭土和增塑剂中的一种或一种以上。
所述减水剂为木质素磺酸钠盐减水剂、萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂和聚羧酸高效减水剂中的一种或一种以上。
所述钛石膏废渣抹灰砂浆的制备方法，包括如下步骤：
（1）配备原料，先将所述钛石膏粉体、粉煤灰粉体和适量水搅拌共混；
（2）再依次加入所述碱性添加剂、改性剂、减水剂和一定量水，控制水胶比（水与胶凝材料的比值，这里的凝胶材料包括除水外所有原料）在0.3-0.6，搅拌均匀，即得。
步骤（1）中，搅拌转速为20-60rpm，搅拌时间为10-30min。
步骤（2）中，搅拌转速为40-80rpm，搅拌时间为10-40min。
本发明具有以下特点：
（1）本发明抹灰砂浆材料具有良好的力学性能、较好的粘结性；可消除墙面空鼓、开裂、脱落等通病；还可以降低工人劳动强度，改善工作环境，避免施工现场淋灰带来的污染；生产加工成本低，工艺操作简单等特点，可广泛应用于建筑材料领域，为合理资源化利用钛石膏废渣提供新的途径。
（2）本发明采用的粉煤灰的活性主要来自活性sio2（玻璃体sio2）和活性al2o3（玻璃体al2o3）在一定碱性条件下的水化作用。粉煤灰中活性sio2、活性al2o3和f-cao(游离氧化钙)都是活性的有利成分，对粉煤灰早期强度的发挥有一定作用。粉煤灰中的钙对胶凝体的形成是有利的，sio2、al2o3在液相中可与ca(oh)2发生二次反应，减少或清除了砂浆中薄弱的ca(oh)2，进而有效地避免了碱性物质发生碱集料反应对砂浆造成开裂，形成微裂纹影响工程质量。粉煤灰中少量的mgo、na2o、k2o等生成较多玻璃体，在水化反应中会促进碱硅反应。
（3）本发明所用改性剂可以使水泥、粉煤灰及石粉等粒子相互分散作用，产生相应的化学反应，使水泥凝聚体包裹的游离水被释放出来，促使其充分水化，增加砂浆强度。本发明所用改性剂与水泥、钛石膏中的活性成分发生反应，有助于克服墙面施工后空鼓、脱落、气泡、开裂等现象，进而解决了砂浆和易性的问题；它含有的有效基团反应生成的物质减小了砂浆的收缩，更有效的提高了抗裂性和耐久性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，以下实施方式中所用钛石膏的主要化学成分及比重为：cao23.95%，so332.54%，so21.56%，fe2o37.75%，al2o31.95%，mgo1.58%，tio22.75%，损失量14.90%，结晶水13.02%；所用粉煤灰的主要化学成分及比重为：sio230.98%，al2o315.91%，fe2o38.75%，cao15.95%，mgo2.34%，so31.67%，na2o1.78%，k2o1.78%，损失量20.91%。
实施例1
一种钛石膏废渣抹灰砂浆，按以下重量份数计的组分制备：
钛石膏：40份；
粉煤灰：32.8份；
硅酸盐水泥：15份；
碱性矿渣：10份；
聚丙烯酰胺：0.2份；
氨基高效减水剂：2份；
原料中，将钛石膏原料、粉煤灰原料分别在80℃下干燥3h，用粉碎机在2000rpm下粉碎2h，研磨、过400目筛；将硅酸盐水泥和碱性矿渣使用粉碎机于2000rpm下粉碎1h，过300目筛，分别获得比表面积为400m2/kg的矿渣和水泥粉体；
该钛石膏废渣抹灰砂浆的制备方法包括如下步骤：
（1）按照配比称取原材料，先将钛石膏粉体和粉煤灰粉体和水置于砂浆搅拌机在40rpm下搅拌20min，共混均匀；
（2）再依次加入矿渣、硅酸盐水泥、聚丙烯酰胺、氨基高效减水剂和水，控制水胶比（水与胶凝材料的比值）在0.4，于60rpm搅拌15min，即得。
实施例2
一种钛石膏废渣抹灰砂浆，按以下重量份数计的组分制备：
钛石膏：20份；
粉煤灰：46.7份；
铝酸盐水泥：15.3份；
碱性矿渣：15份；
木质素磺酸钠盐减水剂：3份。
原料中，将钛石膏原料、粉煤灰原料分别在100℃下干燥3h，用粉碎机在3000rpm下粉碎4h，研磨、过400目筛；将铝酸盐水泥和碱性矿渣使用粉碎机于3000rpm下粉碎3h，过300目筛，分别获得比表面积为450m2/kg的矿渣和水泥粉体。
该钛石膏废渣抹灰砂浆的制备方法包括如下步骤：
（1）按照配比称取原材料，先将钛石膏粉体和粉煤灰粉体和水置于砂浆搅拌机在50rpm下搅拌15min，共混均匀；
（2）然后再依次加入矿渣、铝酸盐水泥、木质素磺酸钠盐减水剂和水，控制水胶比（水与胶凝材料的比值）在0.3，于70rpm搅拌20min，即得。
实施例3
一种钛石膏废渣抹灰砂浆，按以下重量份数计的组分制备：
钛石膏：35份；
粉煤灰：37.6份；
硫酸盐水泥：20份；
碱性矿渣：15份；
气相二氧化硅：0.4份；
萘系高效减水剂：2份；
原料中，将钛石膏原料、粉煤灰原料分别在150℃下干燥3h，用粉碎机在2500rpm下粉碎4h，研磨、过400目筛；将硫酸盐水泥和碱性矿渣使用粉碎机于4500rpm下粉碎2h，过300目筛，分别获得比表面积为420m2/kg的矿渣和水泥粉体；
该钛石膏废渣抹灰砂浆的制备方法包括如下步骤：
（1）按照配比称取原材料，先将钛石膏粉体和粉煤灰粉体和水置于砂浆搅拌机在30rpm下搅拌20min，共混均匀；
（2）然后再依次加入矿渣、硫酸盐水泥、气相二氧化硅、萘系高效减水剂和水，控制水胶比（水与胶凝材料的比值）在0.5，于65rpm搅拌10min，即得。
实施例4
一种钛石膏废渣抹灰砂浆，按以下重量份数计的组分制备：
钛石膏：20份；
粉煤灰：48.6份；
硅酸盐水泥：20份；
碱性矿渣：10份；
高岭土：0.4份；
聚羧酸高效减水剂：1份；
原料中，将钛石膏原料、粉煤灰原料分别在150℃下干燥3h，用粉碎机在3000rpm下粉碎3h，研磨、过400目筛；将硅酸盐水泥和碱性矿渣使用粉碎机于3500rpm下粉碎3h，过300目筛，分别获得比表面积为410m2/kg的矿渣和水泥粉体；
该钛石膏废渣抹灰砂浆的制备方法包括如下步骤：
（1）按照配比称取原材料，先将钛石膏粉体和粉煤灰粉体和水置于砂浆搅拌机在50rpm下搅拌10min，共混均匀；
（2）然后再依次加入矿渣、硅酸盐水泥、高岭土、聚羧酸高效减水剂和水，控制水胶比（水与胶凝材料的比值）在0.3，于60rpm搅拌20min，即得。
实施例5
一种钛石膏废渣抹灰砂浆，按以下重量份数计的组分制备：
钛石膏：30.1份；
粉煤灰：48.6份；
硅酸盐水泥：20份；
石棉：0.3份；
聚羧酸高效减水剂：1份；
原料中，将钛石膏原料、粉煤灰原料分别在120℃下干燥4h，用粉碎机在3000rpm下粉碎2h，研磨、过400目筛；将硅酸盐水泥使用粉碎机于3000rpm下粉碎3.5h，过300目筛，分别获得比表面积为420m2/kg的水泥粉体；
该钛石膏废渣抹灰砂浆的制备方法包括如下步骤：
（1）按照配比称取原材料，先将钛石膏粉体和粉煤灰粉体和水置于砂浆搅拌机在40rpm下搅拌20min，共混均匀；
（2）然后再依次加入硅酸盐水泥、石棉、聚羧酸高效减水剂和水，控制水胶比（水与胶凝材料的比值）在0.33，于60rpm搅拌20min，即得。
实施例6
一种钛石膏废渣抹灰砂浆，按以下重量份数计的组分制备：
钛石膏：27.1份；
粉煤灰：48.4份；
硅酸盐水泥：10份；
碱性矿渣：13份；
沉淀二氧化硅：0.5份；
萘系高效减水剂：1份；
原料中，将钛石膏原料、粉煤灰原料分别在130℃下干燥5h，用粉碎机在3000rpm下粉碎2h，研磨、过400目筛；将硅酸盐水泥和碱性矿渣使用粉碎机于3200rpm下粉碎2.5h，过300目筛，分别获得比表面积为415m2/kg的矿渣和水泥粉体；
该钛石膏废渣抹灰砂浆的制备方法包括如下步骤：
（1）按照配比称取原材料，先将钛石膏粉体和粉煤灰粉体和水置于砂浆搅拌机在30rpm下搅拌30min，共混均匀；
（2）然后再依次加入矿渣、硅酸盐水泥、沉淀二氧化硅、萘系高效减水剂和水，控制水胶比（水与胶凝材料的比值）在0.6，于40rpm搅拌40min，即得。
对比例1
一种钛石膏废渣制备抹灰砂浆的方法，按以下重量份数计的组分制备：
钛石膏：40份；
粉煤灰：40份；
硅酸盐水泥：20份；
将钛石膏原料、粉煤灰原料分别在140℃下干燥3h，用粉碎机在3000rpm下粉碎2h，研磨、过400目筛；将硅酸盐水泥使用粉碎机于3200rpm下粉碎2.5h，过300目筛，获得比表面积为415m2/kg的水泥粉体；
具体包括如下步骤：
（1）按照一定的配比称取复合砂浆材料，先将钛石膏粉体和粉煤灰粉体和水置于砂浆搅拌机在30rpm下搅拌30min，共混均匀；
（2）然后再加入硅酸盐水泥和水，控制水胶比（水与胶凝材料的比值）在0.3，于40rpm搅拌40min，即得。
对比例2
一种钛石膏废渣制备抹灰砂浆的方法，组分制备：
钛石膏：60份；
粉煤灰：40份；
将钛石膏原料、粉煤灰原料分别在140℃下干燥3h，用粉碎机在3000rpm下粉碎2h，研磨、过400目筛。
具体包括如下步骤：
按照一定的配比称取复合砂浆材料，先将钛石膏粉体和粉煤灰粉体和水置于砂浆搅拌机在30rpm下搅拌30min，控制水胶比（水与胶凝材料的比值）在0.3共混均匀。
性能测试：
采用压力试验机将以上实施方式所制备的砂浆材料进行强度测试，根据gb/t28627-2012、gb/t17669.3-1999、gb/t17669.5-1999、gb/t17669.4-1999、jgj/t70-2009，上述实施方式所得样品的性能比较如表1所示。
表1砂浆材料的的性能检测结果
由表1可知，本发明钛石膏废渣抹灰砂浆具有良好的力学性能、较好的粘结性，可消除墙面空鼓，开裂、脱落等通病；还可以降低工人劳动强度，改善工作环境，避免施工现场淋灰带来的污染；生产加工成本低，工艺操作简单等特点，可广泛应用于建筑材料领域，为合理资源化利用钛石膏废渣提供新的途径。
上述实施案例仅仅表述了本发明的几种具体的实施方案，而不是对本发明专利范围的限制，应当是，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，都属于本发明的保护范围。