CN102249579A - 用工业副产品脱硫石膏生产α型高强石膏粉的方法 - Google Patents

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Abstract

用工业副产品脱硫石膏生产α型高强石膏粉的方法，属于无机材料制备领域。其特征在于工业副产品脱硫石膏在0.5～5MPa的压力下挤压成型，再经过干燥、蒸压及再次干燥过程，粉碎至过80～200目筛，并在120～210℃下高温煅炒30～150min，得到α型高强石膏粉。本发明不仅为工业副产的固体废弃物脱硫石膏的综合利用开辟了一条新途径，而且还开辟了一条利用工业脱硫石膏制备模具石膏、自流平母料石膏的简单易行、成本低廉的新方法，既节省矿产资源，又能少占用土地资源，解决二次污染的问题。

Description

用工业副产品脱硫石膏生产α型高强石膏粉的方法
技术领域
用工业副产品脱硫石膏生产α型高强石膏粉的方法，属于无机材料制备领域，具体涉及一种用工业副产品脱硫石膏生产α型石膏模具及α型自流平母料的方法。
背景技术
我国是以煤炭为主要能源的国家，且我国煤的含硫量普遍较高，因此，煤炭燃烧产生的SO2就成为大气污染的主要污染物之一。由于经济、技术、政策等多方面的原因，SO2排放在过去一直处于失控状态。据《中国环境状况公报》，2004年全国SO2排放量为2250万t。其中，火电厂SO2排放量约1200万t，约占全国SO2排放总量的53％。尽管我国十分注重水力发电、风力发电甚至核电的发展，但由于我国电力资源十分紧缺，不仅大多数火力发电厂满负荷运行，而且仍有新的火力发电厂建造上马。预计到“十二五”期间，火电厂SO2排放量仍呈上升趋势。随着国家对工业的环保要求日趋严格化，火电厂实施烟气脱硫势在必行，而且已成为当前解决SO2排放污染问题的有效途径。
在众多烟气脱硫工艺中，湿式石灰石石灰-石膏法以其稳定、高效吸收、价廉、易得、煤种适应范围宽、并有较大幅度降低工程造价的可能性等优点成为目前世界上应用最成熟、最广泛的脱硫工艺。自1992年重庆路磺电厂投运国内第1套生产石膏的烟气脱硫系统以来，我国火电厂及其脱硫装置的装机容量在逐年增加，脱硫石膏的产量也在逐年增长。2000年我国脱硫石膏总产量已达到200万吨，此后脱硫石膏排放量剧增。若采取抛弃堆存，不仅占用大量宝贵的土地资源，而且对周围生态环境产生不利影响。关于脱硫石膏的回收利用，中国专利发明名称：脱硫石膏的应用，申请号：200910152576.9，公开了一种通过向脱硫石膏中添加一定比例的煤灰粉和矿渣粉，作为水泥添加剂、外加剂、复合掺料剂等，解决了脱硫石膏的资源化利用。也有发明人将脱硫石膏作为建材原料加以使用，例如中国专利发明名称：用脱硫石膏制备陶瓷模具石膏粉的方法，申请号：200910170908.6，是将脱硫石膏在煅烧窑内进行煅烧，然后在经过煅烧处理后的石膏粉中掺入一定量的减水剂、缓凝剂、保水剂、增强剂以及其它的填料进行改性，得到性能优异的石膏粉产品。中国专利发明名称：用脱硫石膏制备石膏基自流平材料的方法，申请号：200810021725.3，公开的方案是先将脱硫石膏在煅烧窑内进行煅烧，然后用占材料总重50～78％煅烧处理后的石膏粉与占材料总重1～10‰的减水剂、0.1～5‰的缓凝剂、02～50‰的以及一定量的增强剂、乳胶粉、消泡剂、河砂和其他一些填料相混合，得到石膏基产品。上述两专利皆是以工业副产品脱硫石膏为原料制备有一定性能的建材产品。但是公开的方案中需要添加众多助剂，工艺繁琐，成本高。且方案中公开的利用工业副产品脱硫石膏生产的β型半水石膏粉为主要胶凝材料，加入各种外来剂来制备陶瓷模具石膏粉或石膏基自流平材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种以工业副产品脱硫石膏为原料，工艺简单，生产成本低，且无需添加多种助剂的生产α型石膏模具、α型石膏自流平母料的方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：用工业副产品脱硫石膏生产α型高强石膏粉的方法，其特征在于工业副产品脱硫石膏在0.5～5MPa的压力下挤压成型，再经过干燥、蒸压及再次干燥过程，粉碎至过80～200目筛，并在120～210℃下高温煅炒30～150min，得到α型高强石膏粉。
优选的，用工业副产品脱硫石膏生产α型高强石膏粉的方法，其特征在于：在工业副产品脱硫石膏中还加有转晶剂，转晶剂与工业副产品脱硫石膏的质量之比为2～20∶80～98。
所述的工业副产品脱硫石膏经过干燥或再次干燥过程后，其含水量≤3％。
所述的蒸压时间为4～6h，压力在4～6kgf/cm2。
所述的转晶剂为α型CaSO4·1/2H2O、β型CaSO4·1/2H2O及淀粉中的一种或两种。
干燥及再次干燥过程采用自然晾晒或在80℃以下干燥。
本发明的目的是提供一种以工业副产品脱硫石膏为原料，能够用于陶瓷行业的陶瓷模具石膏粉及建筑行业的自流平母料石膏粉的α型高强石膏粉的生产工艺。此工艺制备的α型石膏粉具备α型石膏的一切特征。
通常的α型石膏粉的生产过程是将天然石膏(主要包括CaSO4·2H2O)依次进行蒸压、干燥、粉碎和高温煅炒过程制备而成。这是一种成熟的α型高强石膏粉的生产工艺，制备过程较为简单。其中作为α型高强石膏粉的天然石膏矿的品位(质量分数)要求一般≥85％，也即为一级天然石膏的品位水平，而通常热电厂所得的脱硫石膏的品位在90％左右，呈细粉状，可满足生产α型高强石膏粉的工艺要求。
在以工业副产品脱硫石膏为原料制备α型石膏粉的工艺中，首先需要解决的是脱硫石膏粉的成型问题。以工业副产品脱硫石膏(主要成分为CaSO4·2H2O)呈150～200目的细粉状，不适宜进行蒸压过程，所以在蒸压前期需要对其进行高压成型处理，将其制作成各种几何形状且保证其含水量≤3％后，再进行蒸压。为加快生产制备α型高强石膏粉的生产进程、提高生产效率，在高压成型之前，可在工业副产品脱硫石膏中掺入一定比例的转晶剂，起“晶种”作用，在一定的温度压力下，促使石膏粉的晶形发生转变，进而达到生产高强α型石膏的目的。所述的转晶剂为半水α型硫酸钙、半水β型硫酸钙和淀粉中的一种或两种。根据实验结果，发明人认为转晶剂的质量与脱硫石膏的质量之比为2～20∶80～98为较优选择。在高压下将掺加转晶剂的脱硫石膏挤压成各种形状，如方形、球形、菱形、椭圆形、三角形、梯形、长方形等，后经烘干、蒸压、再干燥、粉碎及高温煅炒，然后包装备用。
与现有技术相比，本发明的用工业副产品脱硫石膏生产α型高强石膏粉的方法所具有的有益效果是：
1、原料廉价易得，生产方式利于陶瓷模具石膏粉产业的可持续发展，本发明所用脱硫石膏在我国已成为继火电厂粉煤灰后的第二固体废弃物，价格便宜，应用于制备α型石膏后，所取得的社会效益和经济效益均较高。
2、配料简单，无需另加众多助剂，利用现有α型石膏粉生产工艺，高压成型后再依次进行烘干、蒸压、再烘干及高温煅炒工艺即可完成，优选的方案是向脱硫石膏中加入一定量的转晶剂制成各种形状，再进行后续工艺，能加快生产制备α型石膏粉的生产进程，提高生产效率。
附图说明
图1是本发明所述的工艺流程图。
图2是本发明的另一种工艺流程图。
图3是本发明所得α型高强石膏粉的微观结构图。
图2和3是本发明的最佳实施方法，下面结合附图1～3对本发明做进一步说明：
具体实施方式
实施例1
如图1所示，该用工业副产品脱硫石膏生产的α型高强石膏粉以下述方法获得：取工业副产品脱硫石膏100份，并将其在0.5～5MPa的压力下挤压成一定的几何形状后，以常规干燥方式，在低于80℃下干燥或自然晾晒至含水量≤3％，再在压力4～6kgf/cm2下蒸压4～6h并再次干燥至含水量3％以下。之后粉碎至过80～200目筛，并在120～210℃下高温煅炒30～150min，得到α型高强石膏粉，包装陈腐备用。
实施例2
如图2所示，该用工业副产品脱硫石膏生产的α型高强石膏粉以下述方法获得：取用工业副产品脱硫石膏80份，加入β型半水石膏(CaSO4·1/2H2O)20份，搅拌均匀。并将其在0.5～5MPa的压力下挤压成一定的几何形状后，以常规干燥方式，在低于80℃下干燥或自然晾晒至含水量≤3％，再在压力4～6kgf/cm2下蒸压4～6h并再次干燥至含水量3％以下，然后粉碎至能过80～200目筛，并在120～210℃下高温煅炒30～150min，得到α型高强石膏粉。将此α型高强石膏粉包装陈腐备用。
实施例3
如图2所示，该用工业副产品脱硫石膏生产的α型高强石膏粉以下述方法获得：按质量份计，取用工业副产品脱硫石膏95份，加入α型半水石膏(CaSO4·1/2H2O)5份，并将其在0.5～5MPa的压力下挤压成一定的几何形状后，以常规干燥方式，在低于80℃下干燥或自然晾晒至含水量≤3％，再在压力4～6kgf/cm2下蒸压4～6h并再次干燥至含水量3％以下，然后粉碎至能过80～200目筛，并在120～210℃下高温煅炒30～150min，得到α型高强石膏粉。
实施例4～8
实施例4～8的具体实施过程同实施例3，所述工业副产品脱硫石膏的质量以及转晶剂的种类和质量略有不同，见表1。
表1  实施例4～8中所述的工业副产品脱硫石膏的质量份数及转晶剂的种类和质量份数
Figure BDA0000066311750000041
实施例3是本发明所示用工业副产品脱硫石膏生产α型高强石膏粉的方法的代表，实施例3所得产品的微观结构图见图3。由图3可知，本发明所得的α型高强石膏粉结晶良好、坚实，达到且优于现有的以天然石膏为原料所得的α型高强石膏粉的水平。
实施例3所得的α型石膏粉物理性能参见表2。
表2  实施例3所得α型高强石膏粉的的物理性能
  物理性能   指标
  100目筛筛余(％)   0.1
  80目筛筛余(％)   全通过
  初凝时间(min)   9～12
  终凝时间(min)   ＜30
  凝固膨胀率(％)   ≤1
  2h抗折强度(MPa)   ≥4.6
  绝干抗折(MPa)   ≥7.2
  干燥吸水(％)   35～45
除以上参数外，此α型石膏粉较天然石膏粉气泡少30～50％。制出的模具具有缺陷少，强度高，变形小，表面光洁度高，精度高，轮廓清晰，尺寸稳定等特点。作自流平母料也能完全符合行业标准——JC/T1023-2007《石膏基自流平砂浆》标准。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.用工业副产品脱硫石膏生产α型高强石膏粉的方法，其特征在于工业副产品脱硫石膏在0.5～5MPa的压力下挤压成型，再经过干燥、蒸压及再次干燥过程，粉碎至过80～200目筛，并在120～210℃下高温煅炒30～150min，得到α型高强石膏粉。
2.根据权利要求1所述的用工业副产品脱硫石膏生产α型高强石膏粉的方法，其特征在于：在工业副产品脱硫石膏中还加有转晶剂，转晶剂与工业副产品脱硫石膏的质量之比为2～20∶80～98。
3.根据权利要求1或2所述的用工业副产品脱硫石膏生产α型高强石膏粉的方法，其特征在于：所述的工业副产品脱硫石膏经过干燥或再次干燥过程后，含水量≤3％。
4.根据权利要求1或2所述的用工业副产品脱硫石膏生产α型高强石膏粉的方法，其特征在于：所述的蒸压时间为4～6h，压力为4～6kgf/cm2。
5.根据权利要求1或2所述的用工业副产品脱硫石膏生产α型高强石膏粉的方法，其特征在于：所述的转晶剂为α型CaSO4·1/2H2O、β型CaSO4·1/2H2O及淀粉中的一种或两种。
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