CN101844885B - 一种利用废石膏模型制作再生石膏粉的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用废石膏模型制作再生石膏粉的方法，属石膏材料技术领域，用于解决废石膏模型再生利用问题。特别之处是：所述方法按照下述步骤进行：a.检选；b.破碎；c.浸泡；d.蒸压釜蒸压；e.烘干；f.粉碎筛分；g.陈化。本发明主要优点有：1.方法简单，可操作性高，适合大生产条件操作，不需要特殊设备，容易推广应用；2.按照本方法处理的废石膏模型可以多次循环使用；3.本发明方法生产的再生石膏粉的性能与在用的新石膏粉性能相近，有些指标还优于于新石膏粉；4.本发明的再生石膏粉不加入添加剂就能用于制作大型注浆用石膏模型。本发明方法通过循环利用，在保护资源、减少污染、推动技术进步、降低企业成本等方面具有巨大的积极作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种石膏粉制作方法，特别是利用废石膏模型制作再生石膏粉的方法，属石膏材料技术领域。
背景技术
陶瓷产品是人们生活中的重要用品，但生产陶瓷的过程中产生的废弃物很多，据统计，每年国内仅仅用于制作陶瓷用品的废石膏模型就高达几百万吨，与此同时，用于生产陶瓷制品的石膏粉近五年来增长了一倍。目前，废石膏模型利用途径主要是水泥企业做部分原料使用，但使用量有限。
半水石膏和二水石膏在一定的条件下可以相互转变，因此废石膏模型的再次利用早已成为一个探索的课题，业内人士进行了多种方式的探索和应用。常见的是废模型用于制作水泥，但是这不是再生利用。还有人以简单的方法加工再生石膏粉，该方法只是按照传统的β半水石膏生产方法加工废模型，粉碎后炒制而成。这种方法制备的石膏粉标稠很大，制模型用水量太大，初凝终凝很短，与新石膏粉性能差距太大，不能单独使用，只能以一定比例混入新石膏粉里使用，并且不能制作较大的注浆用模型。再有，国家专利“废旧石膏的再生利用方法”文件所公开的技术虽然可以实现废石膏模型的再生利用，但工艺复杂，添加物太多，成本高。该方法的主要技术特征为：“原料去杂、粉碎、中和处理、活化处理、压滤、烘干、炒制、成品仓保温48小时、装袋、成品”。其中和处理的配方为：“将废旧石膏100％，置于其重量2-5倍的水中，加入浓硫酸或浓盐酸或浓磷酸2.5％，漂白粉1.5％，搅拌净化4小时，其活化处理配方为：将中和好的原料置于反应罐中以钒网催化，加入1-2％的浓磷酸，在30-80℃，0.1-0.2MP的压力下进行活化6小时”等等，可见上述方法由于工艺过于繁复，可操作性不高，实用性不强，故一直未得到普遍推广使用。
迄今为止，尚无具备投入大生产条件、完全替代熟石膏粉的再生石膏粉生产方法。
发明内容
本发明用于克服已有技术的缺陷而提供一种利用废石膏模型制作再生石膏粉的方法，利用该方法生产的再生石膏粉性能与新石膏粉相近、不加入添加剂就能用于制作大型注浆用石膏模型。
本发明所称问题是通过以下技术方案解决的：
一种利用废石膏模型制作再生石膏粉的方法，其特别之处是，它按照下述步骤进行：
a.检选：将收集的废石膏模型检选，清除出碱毛多的废石膏模型；
b.破碎：将废石膏模型粉碎为70mm以下的碎块，过2目筛，筛上物备用；
c.浸泡：将废石膏模型碎块在浓度0.1-0.5％的乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐溶液中浸泡；
d.蒸压釜蒸压：将经过浸泡的废石膏模型碎块置入蒸压釜蒸压；
e.烘干：将蒸压后的废石膏模型碎块取出，放入烘干箱中充分烘干；
f.粉碎筛分：将烘干的废石膏模型碎块粉碎，过100目筛，形成石膏粉；
g.陈化：将上述石膏粉密封状态下陈化5-7天。
上述利用废石膏模型制作再生石膏粉的方法，所述d步骤中，蒸压压力：0.15-0.6Mpa，蒸压温度：110-160℃，蒸压时间：3-9小时。
上述利用废石膏模型制作再生石膏粉的方法，所述e步骤中烘干时间：1-12小时，烘干温度：100-180℃。
上述利用废石膏模型制作再生石膏粉的方法，所述c步骤中，浸泡时间为0.2-0.5小时。
本发明针对生产陶瓷制品的废石膏模型尚无合适的、具备大生产条件的再生利用方法问题进行了研究试验，推出一种可以完全替代熟石膏粉的再生石膏粉生产方法。本发明方法具有以下显著优点：1.方法简单，可操作性高，适合大生产的条件操作，不需要特殊设备，容易推广应用；2.按照本方法处理的废石膏模型可以多次循环使用；3.本发明方法生产的再生石膏粉的性能与在用的新石膏粉性能相近，有些指标还优于于新石膏粉；4.本发明的再生石膏粉不加入添加剂就能用于制作大型注浆用石膏模型。按照本发明方法，每年国内可以回收利用废陶瓷石膏模具达400多万吨，且通过循环利用，在保护资源、减少污染、推动技术进步、降低企业成本等方面都具有巨大的积极作用。
具体实施方式
本发明所述的废石膏模型与天然石膏一样，主要成分都是二水硫酸钙。但是，废石膏模型与天然石膏相比，有主要三个不同：(1)密度不同，天然石膏密度2.3，干燥的废模型密度1.14；(2)含水量不同：天然石膏除结晶水外含其它水很少，废模型除结晶水外含其它水较多，并且含水量变化大；(3)含杂质不同：天然石膏的杂质较少，废模型除了天然石膏的杂质外还有制作模型和使用模型中带来的杂质，其中最有害的杂质是Na2SO4。泥浆中电解质通常是Na2CO3和Na2SiO3，其与石膏反应如下：
CaSO4·2H2O+Na2CO3＝CaCO3+Na2SO4+2H2O；
CaSO4·2H2O+Na2SiO3＝CaSiO3+Na2SO4+2H2O
其中，CaCO3和CaSiO3大部分沉积在石膏模型中，它们对石膏粉的初凝终凝影响不大；Na2SO4则一部分随着模型干燥时水分的蒸发排出形成“碱毛”，一部分存在模型中，它们使石膏粉的初凝和终凝时间缩短。
废模型密度小不易改变；废模型含水量不定可以改变；废模型内外的Na2SO4必须剔除、减少。依据上述原则本发明方法按照下述步骤进行：废石膏模型检选---破碎---乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐溶液浸泡---蒸压釜蒸压---烘干---粉碎筛分---陈化均化---包装---使用。再生石膏粉密度为0.65g/cm3左右，石膏原矿加工的石膏粉密度为0.8g/cm3左右。石膏粉的密度与加工石膏粉的原料、石膏粉的细度(分散度或者粒度)和石膏粉是否吸附水分有关。但是制作石膏模型时，再生石膏粉在搅拌桶中浸入水中以后，体积没有异常，模型的膏水比和性能也正常。
其中检选步骤是由人工清除出“碱毛”多的废模型；破碎步骤将废模型破碎为70mm以下的块状，破碎中附着的“碱毛”脱离，过2目筛，筛下细粉供水泥厂使用，筛上物进入下一步骤。浸泡步骤将废石膏模型碎块浸泡在浓度0.1-0.5％的乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐溶液中0.2-0.5小时，乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐溶液的具体配置方法是，根据浸泡池的水量计算并称量乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐放入桶中，桶中加水量为乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐的10倍以上，搅拌至溶化，将桶中的乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐水溶液放入浸泡池中，对池中水稍加搅拌即可使用。浸泡时乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐溶液需将废石膏模型碎块全部浸没，浸泡废模的乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐溶液可以反复使用。此步骤的作用有：1、使废石膏模型碎块有相同的含水量，有利于处理的效果一致；2、乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐都为优良的络合剂，其与Na2SO4形成络合物，蒸压液态脱水时从废石膏模型中带出一部分Na2SO4，有利于初凝和终凝时间的增加；3、乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐溶液对蒸压中废石膏模型形成大的结晶有促进作用，有利于废石膏模型强度的提高。蒸压釜蒸压步骤是将经过浸泡的废石膏模型碎块置入蒸压釜蒸压，蒸压压力：0.15-0.6Mpa，蒸压温度：110-160℃，蒸压时间：3-9小时。此步骤的目的如下：二水石膏因脱水方式不同，形成两种半水石膏：β半水石膏和α半水石膏。若常压下气态脱水生成β半水石膏，其制模型用水量大，强度低；而蒸汽压力下液态脱水生成α半水石膏，其制模型用水量小，强度高。废石膏模型蒸压后应当尽快烘干，低温下放置时间太长会影响性能，将蒸压后的废石膏模型放入烘干箱中烘干1-12小时，烘干温度100-180℃。烘干后约脱除的水分占烘干前重量的26％左右。烘干后的废石膏模型水分很少，容易破碎，将烘干的废石膏模型碎块粉碎，过100目筛，形成石膏粉。将上述石膏粉密封状态下陈化5-7天使其均化、活性降低、性能稳定、初凝和终凝时间延长。至此，所述再生石膏粉即可以在注模型生产线使用。
以本发明方法生产的再生石膏粉与在用的新石膏粉(万凯粉)以不同比例混合后按生产方式制作了四种模型，具体参数见下表：
| 模型编号 | 0# | 1# | 2# | 3# |
| 再生石膏粉(斤) | 90 | 46 | 31 | 67 |
| 万凯粉(斤) | 0 | 46 | 61 | 23 |
| 再生粉石膏比例％ | 100％ | 50％ | 33.70％ | 74.40％ |
| 膏水比 | 90/67 | 92/69 | 92/70 | 90/67 |
| 膏水比％ | 74.40％ | 75％ | 76％ | 74.40％ |
| 搅拌时间 | 2’ | 4’ | 3’ | 4’ |
| 初凝时间 | 9’30″ | 9’ | 10’ | 8’30″ |
| 揭模时间 | 20’ | 18’40″ | 19’30″ | 18’30″ |
| 终凝时间 | 23’ | 21’ | 23’ | 20’ |
上述四种模型与在用石膏粉的模型同时干燥、同时上线注浆。使用中跟踪没有发现异常，使用一个周期后同时下线也没有异常。其中的0#模型是100％的再生石膏粉制作，上述数据说明生产线试验基本达标。
以下给出本发明方法的几个具体的实施例：
实施例1：将收集的废石膏模型检选，清除出碱毛多的废模型；废石膏模型粉碎为70mm以下的碎块，过2目筛，筛上物备用；将废石膏模型碎块在浓度0.1％的乙二胺四乙酸二钠盐溶液中浸泡0.5小时，浸泡时乙二胺四乙酸四钠盐溶液须将废石膏模型全部浸没；将经过浸泡的废石膏模型碎块置入蒸压釜蒸压，压力：0.6Mpa，温度：160℃，时间：3小时；将蒸压后的废石膏模型碎块取出稍晾即放入烘干箱中烘干，烘干时间：12小时，烘干温度：100℃；将烘干的废石膏模型冷却后粉碎，过100目筛形成石膏粉；将上述石膏粉密封状态下陈化5天，即可使用。
实施例2：将收集的废石膏模型检选，清除出碱毛多的废模型；废石膏模型粉碎为70mm以下的碎块，过2目筛，筛上物备用；将废石膏模型碎块在浓度0.5％的乙二胺四乙酸四钠盐溶液中浸泡0.2小时，浸泡时乙二胺四乙酸四钠盐溶液须将废石膏模型全部浸没；将经过浸泡的废石膏模型碎块置入蒸压釜蒸压，压力：0.15Mpa，温度：110℃，时间：9小时；将蒸压后的废石膏模型碎块取出稍晾即放入烘干箱中烘干，烘干时间：1小时，烘干温度：180℃；将烘干的废石膏模型冷却后粉碎，过100目筛即形成石膏粉；将上述石膏粉密封状态下陈化7天，即可使用。
实施例3：将收集的废石膏模型检选，清除出碱毛多的废模型；废石膏模型粉碎为70mm以下的碎块，过2目筛，筛上物备用；将废石膏模型碎块在浓度0.2％的乙二胺四乙酸二钠盐溶液中浸泡0.3小时，浸泡时乙二胺四乙酸二钠盐溶液须将废石膏模型全部浸没；将经过浸泡的废石膏模型碎块置入蒸压釜蒸压，压力：0.4Mpa，温度：130℃，时间：5小时；将蒸压后的废石膏模型碎块取出稍晾即放入烘干箱中烘干，烘干时间：8小时，烘干温度：150℃；将烘干的废石膏模型冷却后碎块粉碎，过100目筛即形成石膏粉；将上述石膏粉密封状态下陈化6天，即可使用。
Claims (4)
1.一种利用废石膏模型制作再生石膏粉的方法，其特征在于，它按照下述步骤进行：
a.检选：将收集的废石膏模型检选，清除出碱毛多的废石膏模型；
b.破碎：将废石膏模型粉碎为70mm以下的碎块，过2目筛，筛上物备用；
c.浸泡：将废石膏模型碎块在浓度0.1-0.5％的乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸四钠盐溶液中浸泡；
d.蒸压釜蒸压：将经过浸泡的废石膏模型碎块置入蒸压釜蒸压；
e.烘干：将蒸压后的废石膏模型碎块取出，放入烘干箱中充分烘干；
f.粉碎筛分：将烘干的废石膏模型碎块粉碎，过100目筛，形成石膏粉；
g.陈化：将上述石膏粉密封状态下陈化5-7天。
2.根据权利要求1所述的利用废石膏模型制作再生石膏粉的方法，其特征在于：所述d步骤中，蒸压压力：0.15-0.6MPa，蒸压温度：110-160℃，蒸压时间：3-9小时。
3.根据权利要求2所述的利用废石膏模型制作再生石膏粉的方法，其特征在于，所述e步骤中烘干时间：1-12小时，烘干温度：100-180℃。
4.根据权利要求1或2或3所述的利用废石膏模型制作再生石膏粉的方法，其特征在于，所述c步骤中，浸泡时间为0.2-0.5小时。
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