基本信息
- 项目名称：
- 废弃氟石膏改性及做绿色建材和工业原料
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品目的是将湖南有色湘乡氟化学有限公司（目前全球最大的氟化学品生产企业）堆场的约450万吨废弃氟石膏，及每年新产生的约40万吨氟石膏经过改性用作绿色建材和工业原料。 最大的特色是变废为宝，环保效益大，产品成本低、市场竞争力强。 本作品形成的技术有巨大的推广价值，形成的产品有充足的原材料和广阔的市场。
- 详细介绍：
- 本项目将湖南有色湘乡氟化学有限公司（目前全球最大的氟化学品生产企业）堆场的约450万吨废弃氟石膏，及每年新产生的约40万吨氟石膏经过改性用作绿色建材和工业原料。最大的特色是以废治废，变废为宝；生产全过程绿色环保；产品低成本、高附加值、强竞争力以及巨大的推广价值和广阔的市场。 本项目依托电力与交通材料保护湖南省重点实验室和公路工程教育部重点实验室进行。分析了废弃氟石膏化学成分和矿物结构。研究了水膏比、温度、可溶性杂质、pH、晶种、保水剂、不同粉磨细度等因素对其水化硬化性能的影响，并由此确定改性方案：首次以废治废研制弱酸性改性液，解决了氟石膏应用时碱度过高的问题，辅助添加半水石膏作为晶种、甲基纤维素作为保水剂、硫酸钾作为助磨剂对氟石膏进行改性，并自主设计了一整套氟石膏工艺生产流程图。 本项目将改性氟石膏应用于粉刷石膏中，各项性能均符合国家标准，且性能优异, 完全可用做绿色建材和工业原料。用作水泥缓凝剂时，发现改性氟石膏具有天然石膏的缓凝性能，突破了水泥中石膏掺量为3%的瓶颈，可提高到6%-8%。首次成功地将改性氟石膏与粉煤灰复合作混凝土胶凝材料，用八通道等温量热仪测试不同掺量改性氟石膏与粉煤灰复合时的水泥水化热，发现在水泥中单掺粉煤灰或双掺粉煤灰和氟石膏都可大幅度降低水化热谱图峰值并延后了热峰出现的时间，说明添加改性氟石膏与粉煤灰有利于改善水泥的水化性能。 以上研究形成的3项国家发明专利。都己进入实审阶段。 与湖南省潇汉化工防腐有限公司签订了《废弃氟石膏改性及做绿色建材和工业原料技术合作开发合同书》，湖南省潇汉化工防腐有限公司付项目组技术转让费叁佰捌拾万元整；其中贰佰万元为现金，壹佰捌拾万元作为甲方在本项目的技术入股，项目组占本项目产品30%的股份。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.本作品的目的 本作品目的是将湖南有色湘乡氟化学有限公司（目前全球最大的氟化学品生产企业）堆场的约450万吨废弃氟石膏，及每年新产生的约40万吨氟石膏经过改性用作绿色建材和工业原料。 2.基本思路 经过深入调查研究，提出了如下研究思路： 1）废弃氟石膏的水化硬化性能研究。 2）以废治废研制酸性改性液，解决碱度过高问题。 3）制定改性方案进一步对废弃氟石膏进行改性。 4）改性氟石膏的性能检验及机理研究。 5）用改性氟石膏生产建筑石膏（粉刷石膏）。 6）用改性氟石膏做水泥缓凝剂。 7）用改性氟石膏与粉煤灰复合做混凝土胶凝材料。 3.创新点 1）技术创新：①首次以废治废研制弱酸性改性液，解决了氟石膏应用时碱度过高的问题，生产出了新型绿色建筑材料。②首次将改性氟石膏与粉煤灰复合作混凝土胶凝材料。 2）工艺创新：设计了一整套完整的工艺生产流程图，工艺简单，方便可行。 4.技术关键 改性液制备时温度的控制、废弃氟石膏的改性工艺流程及参数的设定、水化热测试进样装置的设置。 5.主要技术指标 1）废弃氟石膏改性的技术指标 2）用氟石膏与粉煤灰复合作混凝土胶凝材料的技术指标
科学性、先进性
- 1．本作品的科学性 从理论上来讲，氟石膏改性技术的研究在国内外已具有一定的理论基础，但由于国内研究仅处在起步阶段，目前氟石膏在水泥中掺量仅能达到3%。在此基础上，凭借我校万方、维普、CNKI、超星、读秀、ScienceDirect、EI、IEEE-IEEL等权威的数据库资源，以自主研发的改性方式为依托，利用三项已申请的国家发明专利技术，进一步提升了氟石膏的改性方法。理论来源可靠，改性技术先进，具有很强的科学性。 从研发上来讲，改性氟石膏的整个研发过程均能够依托电力与交通材料保护湖南省重点实验室、公路工程教育部重点实验室来完成，使项目的研究条件同样具有科学性。 2．本作品的先进性 a、环保意义极大 b、性能优良 c、性价比高 d、可推广性强 e、国家政策扶持
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 一次性技术转让（附开发合同一份）
作品可展示的形式
- 实物、产品 ，图纸，图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1．废弃氟石膏改性技术使用说明： 该工艺具体实施方案：以酸性废渣自制弱酸性改性液，并辅助添加保水剂，助磨剂和晶种对废弃氟石膏进行改性。 2．技术特点 1）以废治废，廉价的成本，优良的产品性能 2）生产流程的环保性、简易性，科学性 3．优势 得到国家节能减排政策的支持；拥有用废弃氟石膏改性生产优质氟石膏的自主知识产权，产品生产全过程绿色环保，产品无毒无害、性能优良；原材料来源充足 4．适应范围 本作品属固体废弃物资源化处理领域，特别适用于一种化学工业副产品氟石膏资源化的改性处理。 5．推广前景的技术性说明 1）原料成本低 2）改性处理工艺简单，效益高 3）产品特性优良，用途广泛 6．市场分析 改性氟石膏主要用作水泥添加剂和建筑材料，水泥和建材都是大宗商品，市场需求大，发展前景好 7．经济效益预测 若一年处理氟石膏3万吨，则可获销售利润210～360万元，经济效益十分可观。
同类课题研究水平概述
- 氟石膏是种宝贵的资源，无毒无害，是一种性能独特的建筑材料。废弃氟石膏作为资源在工业生产中的综合利用，在欧美已经很长时间，并实现了资源化。我国在废弃氟石膏的综合利用方面尚处于起步阶段。 目前，废弃氟石膏的改性方法主要为物理法改性和化学法改性，改性后的石膏主要用于水泥添加剂及建筑制品。市场上出现的废弃氟石膏改性产品较改性前的性能有了很大提高，但使用过程中存在很多不足，如凝结时间过长，大多耐水性能差，水泥强度满足不了高强度要求，并且作为水泥缓凝剂的量必须控制在3%左右时才不影响水泥性能，故掺量较低，而且改性成本较高。因此，现有方法仍然没有很好地解决废弃氟石膏的综合利用问题。 但由于生产工艺流程的差别，所以国内外排放出的氟石膏在pH值、CaF2含量、SO3含量、CaO含量、SiO2含量、Al2O3含量、Fe2O3含量及矿物结构各不相同，所以国外在废弃氟石膏上成熟的改性或综合利用技术无法适合国内的废弃氟石膏，所以国内应研究出一条适合自己的改性工艺。在过去的几十年中，国内有用废弃氟石膏作水泥缓凝剂的研究，但是应用时水泥易出现“假凝”现象，这主要是由废弃氟石膏的低水化率和低溶解度造成的。这些因素制约了废弃氟石膏直接在水泥中的应用，后来也有研究考虑将废弃氟石膏改性后再用，主要是通过加入激发剂、减水剂、保水剂、掺合料、骨料等对其进行改性，改性后氟石膏的基本性能得到了一定程度的改善，但由于改性氟石膏的碱度还是过高，使其在水泥中的掺量仅为3%左右，而且改性成本较高。 本研究目的在于克服氟石膏资源化利用时存在的上述缺点，研发一种以废治废的新型氟石膏改性技术，以解决废弃氟石膏改性成本高、利用率低以及改性后性能不能满足相关要求导致的应用领域窄的技术问题。以改善和提高氟石膏各种性能，提高其综合利用率，做到物尽其用,变废为宝，响应国家“节能减排”和“建筑节能”政策。改性氟石膏主要用做绿色建材和工业原料，绿色建材和工业原料都是大宗商品，市场需求大，发展前景好。所以能实现环境效益与经济效益双丰收。
