CN115947584A - 一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料及其制备方法，涉及建筑材料石膏砂浆技术领域，所述砂浆材料由基料和添加剂配制得到；其中，所述基料的组分及质量百分含量为：60％～70％钛白石膏粉、20％～25％尾矿颗粒、1％～5％粉煤灰、5％～10％滑石粉、1％～5％白云石粉复合掺料和5％～10％玻化微珠轻质掺料；以所述基料的质量百分含量计，所述添加剂的组分及质量百分含量为：0.2％～0.5％缓凝剂、0.2％～0.5％减水剂、0.2％～0.5％保水剂和0.5％～1.2％胶结剂。采用本发明提供的方法制备的轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料具有轻质高强、粘结性强、保水性好的优点，使得钛石膏、粉煤灰以及尾矿粉等废旧资源得到很好的利用，有效解决了环境污染和固废资源利用问题，为此以便将轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料应用于建筑材料领域。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料石膏砂浆技术领域，尤其涉及一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料及其制备方法。
背景技术
抹灰石膏是以半水硫酸钙(CaSO4·1/2H2O)为主要成分的气硬性胶凝材料。轻质抹灰石膏是β-半水石膏结合轻集料而形成的一种低密度、高强度、环保型材料，可替代传统水泥基抹灰砂浆，具有保温、耐火、微膨胀、调湿等特性，有效解决了传统水泥砂浆保水性差、干缩大，墙体抹灰空鼓、裂缝等问题。
轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料是采用了硫酸法副产钛白石膏、尾矿颗粒、粉煤灰以及玻化微珠为基主原材料制备而成的，解决了目前钛石膏堆存无法利用的问题，使得钛石膏资源化利用。再加之粉煤灰和尾矿粉的掺入，可以替代天然砂进行工程应用，是固废资源重复利用很好的实例，在环境保护和节约资源上具有较大的积极意义。
综上所述，将硫酸法钛白的副产品钛白石膏和粉煤灰、尾矿颗粒进行综合循环利用，本发明的目的即在于提出一种以钛白石膏、粉煤灰尾矿粉和闭孔玻化微珠为主要原料的轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料。
发明内容
本发明目的在于提供一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料及其制备方法，本发明提供的轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料具有轻质高强、粘结性强、保水性好的优点，使得钛石膏、粉煤灰以及尾矿粉等废旧资源得到很好的利用。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料，所述砂浆材料由基料和添加剂配制得到；其中，
所述基料的组分及质量百分含量为：60％～70％钛白石膏粉、20％～25％尾矿颗粒、1％～5％粉煤灰、5％～10％滑石粉、1％～5％白云石粉复合掺料和5％～10％玻化微珠轻质掺料；
以所述基料的质量百分含量计，所述添加剂的组分及质量百分含量为：0.2％～0.5％缓凝剂、0.2％～0.5％减水剂、0.2％～0.5％保水剂和0.5％～1.2％胶结剂。
进一步地，所述钛白石膏粉的粒径为70目～170目；
所述钛白石膏粉的三相的含量要求为：附着水＜0.75％，β型半水石膏HH≥90％，二水石膏DH＜3.0％；
所述钛白石膏粉的组分及质量百分含量为：SiO2：3.64％；Al2O3：0.84％；Fe2O3：0.44％；CaO：34.06％；MgO：0.05％；TiO2：0.73％；SO3：41.08％。
进一步地，所述尾矿颗粒的粒径为70目～180目；
所述尾矿颗粒的组分及质量百分含量为：SiO2：42.49％；Al2O3：11.60％；Fe2O3：12.51％；CaO：14.68％；MgO：9.15％；TiO2：4.52％。
进一步地，所述粉煤灰的细度为180目～200目；
所述粉煤灰的组分及质量百分含量为：SiO2：36.48％；CaO：37.20％；Al2O3：5.03％；Fe2O3：1.30％；MgO：1.24％。
进一步地，所述滑石粉的粒径为300目～400目；
所述滑石粉的组分及质量百分含量为：SiO2：28.93％；CaO：18.69％；Al2O3：0.76％；Fe2O3：0.39％；MgO：21.81％。
进一步地，所述白云石粉的粒径为180目～200目；
所述白云石粉的组分及质量百分含量为：SiO2：0.37％、CaO：32.63％、Al2O3：0.19％、Fe2O3：0.19％、MgO：27.25％。
进一步地，所述玻化微珠的粒径为0.5～1.5mm，表观密度为130～180kg/m3，体积吸水率为20％～50％。
进一步地，所述缓凝剂为蛋白类石膏缓凝剂ZJ-G18型、ZJ-G19型和仿生蛋白类HN-302型、蛋白类GH-01型和一水合柠檬酸中的一种或几种。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂FDN-A1、奈系减水剂AⅡ-3和奈系减水剂AⅡ-D中的一种或几种。
进一步地，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素10万粘度、羟丙基甲基纤维素20万粘度、羟乙基甲基纤维素10万粘度和羟丙基淀粉醚中的一种或几种。
进一步地，所述胶结剂为聚乙烯醇PVA17-88、PVA17-55和PVA17-99中的一种或几种。
本发明还提供了一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将钛白石膏粉、尾矿颗粒、粉煤灰、滑石粉、白云石粉和玻化微珠用搅拌器进行搅拌干混，得到第一混合物；
向所述第一混合物中加入减水剂、缓凝剂、胶结剂和保水剂继续搅拌，得到第二混合物；
向所述第二混合物中加入水继续搅拌，得到轻质复合钛白石膏抹灰砂浆材料。
进一步地，所述钛白石膏粉的制备方法包括以下步骤：
将硫酸法制备钛白粉所产生的废酸与石灰石粉反应，调节PH为4.5进行一级过滤并除铁得到钛白石膏；
所述钛白石膏经过低温干燥、高温煅烧以及冷却后粉磨，得到钛白石膏粉；其中，
所述低温干燥的温度为45℃；
所述高温煅烧的温度为200℃，时间为3h。
进一步地，所述第二混合物与水的质量比为1：0.5～0.6。
本发明的技术效果和优点：
将硫酸法制备钛白粉所产生的废酸与石灰石粉反应，调节PH为4.5进行一级过滤并除铁得到钛白石膏和粉煤灰、尾矿颗粒进行综合循环利用，尾矿颗粒替代天然砂进行使用，并且成品强度完全满足标准要求，轻质、高强、粘接力强、不开裂、不空鼓，使得钛石膏、粉煤灰以及尾矿粉等废旧资源得到很好的利用，有效解决了环境污染和固废资源利用问题，以便将轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料应用于建筑材料领域。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明的一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料的制备方法流程示意图；
图2为本发明的钛白石膏粉的制备方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为解决现有技术的不足，一方面，本发明公开了一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料，所述砂浆材料由基料和添加剂配制得到；其中，
所述基料的组分及质量百分含量为：60％～70％钛白石膏粉、20％～25％尾矿颗粒、1％～5％粉煤灰、5％～10％滑石粉、1％～5％白云石粉复合掺料和5％～10％玻化微珠轻质掺料；
以所述基料的质量百分含量计，所述添加剂的组分及质量百分含量为：0.2％～0.5％缓凝剂、0.2％～0.5％减水剂、0.2％～0.5％保水剂和0.5％～1.2％胶结剂。
作为优选地，所述钛白石膏粉的粒径为70目～170目；其三相的含量要求为：附着水＜0.75％，β型半水石膏HH≥90％，二水石膏DH＜3.0％；其组分及质量百分含量为：SiO2：3.64％；Al2O3：0.84％；Fe2O3：0.44％；CaO：34.06％；MgO：0.05％；TiO2：0.73％；SO3：41.08％。
作为优选地，所述尾矿颗粒的粒径为70目～180目；其组分及质量百分含量为：SiO2：42.49％；Al2O3：11.60％；Fe2O3：12.51％；CaO：14.68％；MgO：9.15％；TiO2：4.52％。
作为优选地，所述粉煤灰的细度为180目～200目；其组分及质量百分含量为：SiO2：36.48％；CaO：37.20％；Al2O3：5.03％；Fe2O3：1.30％；MgO：1.24％。
作为优选地，所述滑石粉的粒径为300目～400目；其组分及质量百分含量为：SiO2：28.93％；CaO：18.69％；Al2O3：0.76％；Fe2O3：0.39％；MgO：21.81％。
作为优选地，所述白云石粉的粒径为180目～200目；其组分及质量百分含量为：SiO2：0.37％、CaO：32.63％、Al2O3：0.19％、Fe2O3：0.19％、MgO：27.25％。
作为优选地，所述玻化微珠的粒径为0.5～1.5mm，表观密度为130～180kg/m3，体积吸水率为20％～50％。
作为优选地，所述缓凝剂为蛋白类石膏缓凝剂ZJ-G18型、ZJ-G19型和仿生蛋白类HN-302型、蛋白类GH-01型和一水合柠檬酸中的一种或几种。
作为优选地，所述所述减水剂为聚羧酸减水剂FDN-A1、奈系减水剂AⅡ-3和奈系减水剂AⅡ-D中的一种或几种。
作为优选地，所述所述保水剂为羟丙基甲基纤维素10万粘度、羟丙基甲基纤维素20万粘度、羟乙基甲基纤维素10万粘度和羟丙基淀粉醚中的一种或几种。
作为优选地，所述胶结剂为聚乙烯醇PVA17-88、PVA17-55和PVA17-99中的一种或几种。
另一方面，本发明还公开了一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料的制备方法，用于制备上述砂浆材料，如图1所示，所述制备方法包括以下步骤：
将钛白石膏粉、尾矿颗粒、粉煤灰、滑石粉、白云石粉和玻化微珠用搅拌器进行搅拌干混，得到第一混合物；
向所述第一混合物中加入减水剂、缓凝剂、胶结剂和保水剂继续搅拌，得到第二混合物；
向所述第二混合物中加入水继续搅拌，得到轻质复合钛白石膏抹灰砂浆材料。
作为优选地，如图2所示，所述钛白石膏粉的制备方法包括以下步骤：
将硫酸法制备钛白粉所剩的废酸与石灰石中和，过滤除铁得到白石膏；
所述白石膏经过低温干燥、高温煅烧以及冷却后粉磨，得到钛白石膏粉；其中，
所述低温干燥的温度为45℃；
所述高温煅烧的温度为200℃，时间为3h。
作为优选地，所述第二混合物与水的质量比为1：0.5～0.6。
实施例1
本实例所述的轻质复合抹灰钛白石膏砂浆按重量计：
制备钛白石膏粉：将硫酸法制备钛白粉所产生的废酸与石灰石粉反应，调节PH为4.5进行一级过滤并除铁得到钛白石膏，在45℃温度下进行低温干燥恒重，再置于200℃温度下煅烧，得到钛白石膏粉；
首先称取基料，包括：钛白石膏粉60份、尾矿颗粒25份、滑石粉4份、粉煤灰5份、白云石粉1份、玻化微珠5份，放入搅拌机中进行搅拌干混5min，得到第一混合物；
然后称取添加剂，包括：缓凝剂ZJ-G18为0.2份、FDN-A1聚羧酸减水剂0.2份，PVA17-88聚乙烯醇0.5份，10万粘度羟丙基甲基纤维素0.3份，羟丙基淀粉醚0.3份，加入到第一混合物中继续搅拌5min；
最后加入占粉料52％的水搅拌3min，得到轻质复合抹灰钛白石膏砂浆。
实施例2
本实例所述的轻质复合抹灰钛白石膏砂浆按重量计：
制备钛白石膏粉：将硫酸法制备钛白粉所产生的废酸与石灰石粉反应，调节PH为4.5进行一级过滤并除铁得到钛白石膏，在45℃温度下进行低温干燥恒重，再置于200℃温度下煅烧，得到钛白石膏粉；
首先称取基料，包括：钛白石膏粉62份、尾矿颗粒20份、滑石粉3份、粉煤灰7份、白云石粉1份、玻化微珠7份，放入搅拌机中进行搅拌干混5min，得到第一混合物；
然后称取添加剂，包括：缓凝剂ZJ-G18为0.3份、FDN-A1聚羧酸减水剂0.3份，PVA17-88聚乙烯醇0.5份，10万粘度羟丙基甲基纤维素0.4份，羟丙基淀粉醚0.3份，加入到第一混合物中继续搅拌5min；
最后加入占粉料50％的水搅拌3min，得到轻质复合抹灰钛白石膏砂浆。
实施例3
本实例所述的轻质复合抹灰钛白石膏砂浆按重量计：
制备钛白石膏粉：将硫酸法制备钛白粉所产生的废酸与石灰石粉反应，调节PH为4.5进行一级过滤并除铁得到钛白石膏，在45℃温度下进行低温干燥恒重，再置于200℃温度下煅烧，得到钛白石膏粉；
首先称取基料，包括：钛白石膏粉64份、尾矿颗粒22份、滑石粉1份、粉煤灰7份、白云石粉1份、玻化微珠5份，放入搅拌机中进行搅拌干混5min，得到第一混合物；
然后称取添加剂，包括：缓凝剂ZJ-G18为0.2份、FDN-A1聚羧酸减水剂0.3份，PVA17-88聚乙烯醇0.5份，10万粘度羟丙基甲基纤维素0.4份，羟丙基淀粉醚0.4份，加入到第一混合物中继续搅拌5min；
最后加入占粉料54％的水搅拌3min，得到轻质复合抹灰钛白石膏砂浆。
实施例4
本实例所述的轻质复合抹灰钛白石膏砂浆按重量计：
制备钛白石膏粉：钛白石膏粉将硫酸法制备钛白粉所产生的废酸与石灰石粉反应，调节PH为4.5进行一级过滤并除铁得到钛白石膏，在45℃温度下进行低温干燥恒重，再置于200℃温度下煅烧，得到钛白石膏粉；
首先称取基料，包括：钛白石膏粉60份、尾矿颗粒20份、滑石粉2份、粉煤灰5份、白云石粉5份、玻化微珠8份，放入搅拌机中进行搅拌干混5min，得到第一混合物；
然后称取添加剂，包括：缓凝剂ZJ-G18为0.2份、FDN-A1聚羧酸减水剂0.3份，PVA17-88聚乙烯醇0.4份，10万粘度羟丙基甲基纤维素0.3份，羟丙基淀粉醚0.3份，加入到第一混合物中继续搅拌5min；
最后加入占粉料56％的水搅拌3min，得到轻质复合抹灰钛白石膏砂浆。
实施例5
本实例所述的轻质复合抹灰钛白石膏砂浆按重量计：
制备钛白石膏粉：将硫酸法制备钛白粉所产生的废酸与石灰石粉反应，调节PH为4.5进行一级过滤并除铁得到钛白石膏，在45℃温度下进行低温干燥恒重，再置于200℃温度下煅烧，得到钛白石膏粉；
首先称取基料，包括：钛白石膏粉65份、尾矿颗粒22份、滑石粉1份、粉煤灰6份、白云石粉1份、玻化微珠5份，放入搅拌机中进行搅拌干混5min，得到第一混合物；
然后称取添加剂，包括：缓凝剂ZJ-G18为0.2份、FDN-A1聚羧酸减水剂0.4份，PVA17-88聚乙烯醇0.5份，10万粘度羟丙基甲基纤维素0.3份，羟丙基淀粉醚0.3份，加入到第一混合物中继续搅拌5min；
最后加入占粉料58％的水搅拌3min，得到轻质复合抹灰钛白石膏砂浆。
实施例6
本实例所述的轻质复合抹灰钛白石膏砂浆按重量计：
制备钛白石膏粉：将硫酸法制备钛白粉所产生的废酸与石灰石粉反应，调节PH为4.5进行一级过滤并除铁得到钛白石膏，在45℃温度下进行低温干燥恒重，再置于200℃温度下煅烧，得到钛白石膏粉；
首先称取基料，包括：钛白石膏粉66份、尾矿颗粒20份、滑石粉2份、粉煤灰5份、白云石粉2份、玻化微珠5份，放入搅拌机中进行干混5min，得到第一混合物；
然后称取添加剂，包括：缓凝剂ZJ-G18为0.3份、FDN-A1聚羧酸减水剂0.4份，PVA17-88聚乙烯醇0.3份，10万粘度羟丙基甲基纤维素0.3份，羟丙基淀粉醚0.3份，加入到第一混合物中继续搅拌5min；
最后加入占粉料60％的水搅拌3min，得到轻质复合抹灰钛白石膏砂浆。
钛白石膏砂浆的性能测试
将实施例1-6制备得到的石膏砂浆进行性能测试，测试项目包括：凝结时间(初凝时间和终凝时间)、保水率、强度性能(抗折强度、抗压强度、拉伸粘接强度)以及体积密度，性能测试结果详见下表1。
表1各实例制备的钛白石膏砂浆的性能测试结果
通过表1可知，本发明制备的轻质复合抹灰钛白石膏砂浆性能均能达到《GB/T28627-2012抹灰石膏》性能要求，本发明制备的石膏砂浆强度高，体积密度小，凝结时间满足施工要求。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料，其特征在于，所述砂浆材料由基料和添加剂配制得到；其中，
所述基料的组分及质量百分含量为：60％～70％钛白石膏粉、20％～25％尾矿颗粒、1％～5％粉煤灰、5％～10％滑石粉、1％～5％白云石粉复合掺料和5％～10％玻化微珠轻质掺料；
以所述基料的质量百分含量计，所述添加剂的组分及质量百分含量为：0.2％～0.5％缓凝剂、0.2％～0.5％减水剂、0.2％～0.5％保水剂和0.5％～1.2％胶结剂。
2.根据权利要求1所述的一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料，其特征在于，所述钛白石膏粉的粒径为70目～170目；
所述钛白石膏粉的三相的含量要求为：附着水＜0.75％，β型半水石膏HH≥90％，二水石膏DH＜3.0％；
所述钛白石膏粉的组分及质量百分含量为：SiO2：3.64％；Al2O3：0.84％；Fe2O3：0.44％；CaO：34.06％；MgO：0.05％；TiO2：0.73％；SO3：41.08％。
3.根据权利要求1所述的一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料，其特征在于，所述尾矿颗粒的粒径为70目～180目；
所述尾矿颗粒的组分及质量百分含量为：SiO2：42.49％；Al2O3：11.60％；Fe2O3：12.51％；CaO：14.68％；MgO：9.15％；TiO2：4.52％。
4.根据权利要求1所述的一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料，其特征在于，所述粉煤灰的细度为180目～200目；
所述粉煤灰的组分及质量百分含量为：SiO2：36.48％；CaO：37.20％；Al2O3：5.03％；Fe2O3：1.30％；MgO：1.24％。
5.根据权利要求1所述的一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料，其特征在于，所述滑石粉的粒径为300目～400目；
所述滑石粉的组分及质量百分含量为：SiO2：28.93％；CaO：18.69％；Al2O3：0.76％；Fe2O3：0.39％；MgO：21.81％。
6.根据权利要求1所述的一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料，其特征在于，所述白云石粉的粒径为180目～200目；
所述白云石粉的组分及质量百分含量为：SiO2：0.37％、CaO：32.63％、Al2O3：0.19％、Fe2O3：0.19％、MgO：27.25％。
7.根据权利要求1所述的一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料，其特征在于，所述玻化微珠的粒径为0.5～1.5mm，表观密度为130～180kg/m3，体积吸水率为20％～50％。
8.根据权利要求1所述的一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料，其特征在于，所述缓凝剂为蛋白类石膏缓凝剂ZJ-G18型、ZJ-G19型和仿生蛋白类HN-302型、蛋白类GH-01型和一水合柠檬酸中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂FDN-A1、奈系减水剂AⅡ-3和奈系减水剂AⅡ-D中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料，其特征在于，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素10万粘度、羟丙基甲基纤维素20万粘度、羟乙基甲基纤维素10万粘度和羟丙基淀粉醚中的一种或几种。
11.根据权利要求1所述的一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料，其特征在于，所述胶结剂为聚乙烯醇PVA17-88、PVA17-55和PVA17-99中的一种或几种。
12.一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料的制备方法，用于制备如权利要求1-11任意一项所述的砂浆材料，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将钛白石膏粉、尾矿颗粒、粉煤灰、滑石粉、白云石粉和玻化微珠用搅拌器进行搅拌干混，得到第一混合物；
向所述第一混合物中加入减水剂、缓凝剂、胶结剂和保水剂继续搅拌，得到第二混合物；
向所述第二混合物中加入水继续搅拌，得到轻质复合钛白石膏抹灰砂浆材料。
13.根据权利要求12所述的一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料的制备方法，其特征在于，所述钛白石膏粉的制备方法包括以下步骤：
将硫酸法制备钛白粉所产生的废酸与石灰石粉反应，调节PH为4.5进行一级过滤并除铁得到钛白石膏；
所述钛白石膏经过低温干燥、高温煅烧以及冷却后粉磨，得到钛白石膏粉；其中，
所述低温干燥的温度为45℃；
所述高温煅烧的温度为200℃，时间为3h。
14.根据权利要求12所述的一种轻质复合抹灰钛白石膏砂浆材料的制备方法，其特征在于，所述第二混合物与水的质量比为1：0.5～0.6。
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