公布日：2023.10.27
申請日：2023.07.31
分類號：C04B22/14(2006.01)I;C04B103/12(2006.01)N
摘要
本發明公開了一種氟硅酸鈉生產廢水綜合利用的方法，包括下列步驟，1)溶液A制備，2)溶液B的制備，3)溶液C的制備，4)速凝劑的制備，本發明液體速凝劑穩定性好，無沉淀，不分層；充分利用物料的稀釋熱和反應熱進行反應，降低了能耗；同時可利用氟硅酸鈉生產廢水中的硫酸、氟硅酸鈉、二氧化硅及硫酸鈉，既減少了廢水處理費用，減少了環境污染，又能減少速凝劑的原料消耗，從而降低速凝劑的原料費用，具有廣闊的應用前景。
權利要求書
1.一種氟硅酸鈉生產廢水綜合利用的方法，其特征在于，包括下列步驟：1)溶液A制備，在氟硅酸鈉生產廢水中加入氫氧化鋁，經充分混合后，加入濃硫酸，經充分反應后，得到溶液A；2)溶液B的制備，在氟硅酸溶液中加入苦土，調節ph在0.5～2.0，反應60～90min后，得到溶液B；3)溶液C的制備，在溶液A中依次加入溶液B、氟鹽與硅膠，經充分混合后，得到溶液C；4)速凝劑的制備，在溶液C中加入pH調節劑，調節ph至2.0～3.0后，快速剪切，待物料粉碎后，經充分反應后，得到液體混凝土低堿速凝劑。
2.如權利要求1所述一種氟硅酸鈉生產廢水綜合利用的方法，其特征在于，所述1)利用濃硫酸的稀釋熱以及和氫氧化鋁的反應熱，溶液升溫至95～105℃。
3.如權利要求1所述一種氟硅酸鈉生產廢水綜合利用的方法，其特征在于：所述1)溶液A制備過程中，濃硫酸過量105％～115％。
4.如權利要求1所述一種氟硅酸鈉生產廢水綜合利用的方法，其特征在于：所述2)溶液B的制備過程中，ph控制在選1.0～1.5；反應時間為60～90min。
5.如權利要求1所述一種氟硅酸鈉生產廢水綜合利用的方法，其特征在于：所述3)溶液C的制備過程中，加入的氟鹽為氟化鋁、氟硅酸鈉、氟化鈉、冰晶石中的一種或兩種的混合物，添加量為4.0～6.0％。
6.如權利要求1所述一種氟硅酸鈉生產廢水綜合利用的方法，其特征在于：所述3)溶液C的制備過程中，加入的硅膠為磷肥行業副產的硅膠，其濕基含量為SiO2≥40.0％，添加量為2.0～5.0％。
7.如權利要求1所述一種氟硅酸鈉生產廢水綜合利用的方法，其特征在于：所述pH調節劑為偏鋁酸鈉、活性氧化鎂中的一種或兩種混合物。
8.一種如權利要求1所述的液體混凝土低堿速凝劑，其特征在于，包括由以下列重量百分比的原料組成：
9.如權利要求8所述的液體混凝土低堿速凝劑，其特征在于：所述的氟硅酸為濕法磷加工副產氟硅酸，所述氟硅酸的濃度為13％-16％。
發明內容
本發明提供一種氟硅酸鈉生產廢水綜合利用的方法以解決上述背景技術中的問題。
本發明的方案是：
本發明公開了一種液體混凝土低堿速凝劑，包括由以下列重量百分比的原料組成：
其余為氟硅酸鈉生產廢水。所述氟硅酸的濃度為13～16％。
作為優選的技術方案，所述濃硫酸為質量分數98％工業級濃硫酸。
作為優選的技術方案，所述的氟硅酸為濕法磷加工副產氟硅酸，氟硅酸的濃度為13％-16％。
作為優選的技術方案，所述氟鹽為氟化鋁、氟硅酸鈉、氟化鈉、冰晶石一種或者兩種的混合物，加量為質量百分數的4.0％～6.0％。
本發明的另一目的在于提供一種高適應性的低堿液體速凝劑制備方法，從而實現氟硅酸鈉生產廢水綜合利用。
本發明公開了一種氟硅酸鈉生產廢水綜合利用的方法，利用原料硫酸的稀釋熱以及反應熱來提供速凝劑合成所需熱量，包括以下步驟：
S1：溶液A的制備
在氟硅酸鈉生產廢水中加入氫氧化鋁，經充分混合后，加入濃硫酸，經充分反應后，得到溶液A；期間發生的主要化學反應如下：
H2SO4+Al(OH)3→Al2SO4+H2O
S2：溶液B的制備
在氟硅酸溶液中加入苦土，調節ph在0.5～2.0，反應60～90min后，得到溶液B；期間發生的主要化學反應如下：
H2SiF6+MgO→MgSiF6+H2O
S3：溶液C的制備
在溶液A中依次加入溶液B、氟化鹽以及磷肥行業副產的硅膠(含有少量的氟硅酸)，經充分混合后，得到溶液C。期間發生的主要化學反應如下：
H2SO4+MgO→MgSO4+H2O
H2SiF6+MgO→MgSiF6+H2O
生成的硫酸鎂可以提高混凝土的強度；
S4：速凝劑的制備
在溶液C中加入偏鋁酸鈉或活性氧化鎂和偏鋁酸鈉，調節ph至2.0～3.0后，快速剪切10min，經充分反應后，得到液體混凝土低堿速凝劑。
作為優選的技術方案，利用濃硫酸的稀釋熱以及和氫氧化鈉的反應熱，將溶液升溫至95～105℃。
作為優選的技術方案，溶液A制備過程中，濃硫酸過量105％～115％，同時可利用氟硅酸鈉生產廢水中的稀硫酸，降低了硫酸消耗。
作為優選的技術方案，溶液B的制備過程中，ph控制在0.5～2.0，優選1.0～1.5；反應時間為60～90min。
作為優選的技術方案，在溶液C的制備過程中，加入的氟鹽為氟化鋁、氟硅酸鈉、氟化鈉、冰晶石中的一種或兩種的混合物，加量為4.0～6.0％。
作為優選的技術方案，在溶液C的制備過程中，加入的硅膠為磷肥行業副產的硅膠，其濕基含量為SiO2不少于40.0％，加量為2.0～5.0％，優選3.0～4.0％。
作為優選的技術方案，利用偏鋁酸鈉、活性氧化鎂中的一種或兩種混合物作為ph調節劑。
利用偏鋁酸鈉與氟硅酸鎂、氟硅酸鈉及氟化鹽反應形成一種氟鋁鎂復合鹽，這種氟鋁鎂復合鹽能與水泥熟料中的二水石膏快速生成大量鈣礬石，從而促進對水泥凈漿凝結固化；二氧化硅與偏鋁酸鈉形成Na2O·Al2O3·xSiO2·nH2O，能快速與水泥中的二水石膏反應生成硅酸三鈣，增加混凝土初期強度；同時使部分硫酸鋁形成擬薄水鋁石：Al3++AlO2—+H2O→γ-AlOOH·nH2O，可以增加硫酸鋁的溶解度，提高混凝土水化速率，從而加快混凝土固化。
由于采用了上述技術方案一種氟硅酸鈉生產廢水綜合利用的方法，包括下列步驟：1)溶液A制備，在氟硅酸鈉生產廢水中加入氫氧化鋁，經充分混合后，加入濃硫酸，經充分反應后，得到溶液A；2)溶液B的制備，在氟硅酸溶液中加入苦土，調節ph在0.5～2.0，反應60～90min后，得到溶液B；3)溶液C的制備，在溶液A中依次加入溶液B、氟鹽與硅膠，經充分混合后，得到溶液C；4)速凝劑的制備，在溶液C中加入pH調節劑，調節ph至2.0～3.0后，快速剪切10min，經充分反應后，得到液體混凝土低堿速凝劑。
與現有技術相比，本發明具有以下優勢：
(1)本發明在制備過程中，充分利用氟硅酸鈉生產廢水中的硫酸，降低了濃硫酸消耗。
(2)本發明在制備過程中，充分利用氟硅酸鈉生產廢水中的氟硅酸鈉，提高了硫酸鋁的溶解度，降低了其他氟鹽的加入量。
(3)本發明在制備過程中，充分利用氟硅酸鈉生產廢水中的硫酸鈉，提高了混凝土的硬化速度和強度。
(4)本發明在制備過程中，充分利用偏鋁酸鈉與氟硅酸鎂、氟硅酸鈉及氟化鹽反應形成一種氟鋁鎂復合鹽，這種氟鋁鎂復合鹽能與水泥熟料中的二水石膏快速生成大量鈣礬石，從而促進對水泥凈漿凝結固化。
(5)本發明在制備過程中，充分利用二氧化硅與偏鋁酸鈉形成Na2O·Al2O3·xSiO2·nH2O，能快速與水泥中的二水石膏反應生成硅酸三鈣，增加混凝土初期強度。
(6)本發明在制備過程中，充分利用偏鋁酸鈉與部分硫酸鋁形成擬薄水鋁石：Al3++AlO2—+H2O→γ-AlOOH·nH2O，可以增加硫酸鋁的溶解度，提高混凝土水化速率，從而加快混凝土固化。
(7)本發明在制備過程中，充分利用硫酸與苦土反應形成硫酸鎂，可以提高混凝土的強度。
(8)本發明制備過程中操作相對簡單，產品的適應性強，摻量低，在摻量為4～6％(水泥質量)的情況下凝結時間和膠砂強度即可滿足JC477-2005《噴射混凝土用速凝劑》一等品的要求，且生產成本低，可提高產品市場競爭力。
本發明的優點：
本發明主要利用氟硅酸鈉生產廢水、濃硫酸、氫氧化鋁、氟硅酸、苦土以及硅膠、氟化鹽、活性氧化鎂等生產低堿速凝劑，可回收利用氟硅酸鈉生產廢水中的氟資源、硫酸，降低處理成本，減少環境污染，并開發一種穩定性好、價格適宜、促凝效果好、早后期強度高的、具有實用價值的速凝劑具有重要意義。
（發明人：李志祥;劉波;付宇杰;沈映昆;馬航;萬邦隆）
