CN102584052A

CN102584052A - 利用柠檬酸废渣生产α高强度石膏的方法

Info

Publication number: CN102584052A
Application number: CN2012100294684A
Authority: CN
Inventors: 张传惠; 李俭; 马钦元; 于明华; 李世勇; 夏瑞民; 王思影
Original assignee: Weifang Ensign Industry Co Ltd
Current assignee: Weifang Ensign Industry Co Ltd
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明公开了一种利用柠檬酸废渣生产α高强度石膏的方法，包括柠檬酸废渣预处理调浆、脱水、蒸压转晶、烘干和磨粉步骤，调浆时加入一定量双氧水。本发明利用钙盐法柠檬酸生产废渣为原料制取高强度α半水石膏，具有工艺步骤少，生产周期短，效率高的优点。调浆时加水量少，蒸压转晶的温度和压力低，耗能低，同时不需要添加转晶剂，生产成本低，便于推广应用，不仅使柠檬酸废渣变废为宝，而且能解决高强度α半水石膏产量不足的问题。

Description

利用柠檬酸废渣生产α高强度石膏的方法

技术领域

本发明属于柠檬酸生产废渣处理技术领域，尤其是涉及一种柠檬酸废渣制取α高强度石膏的方法。

背景技术

α半水石膏的晶体为柱状、短柱状或针状，具有较低的标准稠度需水量和较高强度，α半水石膏强度与晶形结构和晶体分布密切相关。通常认为2小时抗折强度超过5MPa的石膏为高强度石膏。近年来，随着我国陶瓷制造业、工艺美术业、精密铸造业等行业的发展，模具用高强度α半水石膏的需求量越来越大。据统计，2009年全国陶瓷模具石膏总用量为450万吨，精密铸造用高强度石膏粉50多万吨，医用、工艺美术等行业用高强度石膏粉也超过50万吨。高强度石膏粉需要用高品位原料制作，目前主要使用二水石膏含量85%以上的天然石膏为原料。受原材料和技术的双重影响，我国能生产高强度石膏的企业比较少，产量也比较低，不能满足市场需求。为此，我国每年需从国外进口大量高强度石膏，而高强度石膏价格比较高。高强度α石膏的生产直接关系着陶瓷制造业、工艺美术业、精密铸造业等行业的发展速度和水平。

钙盐法柠檬酸生产中产生大量废渣，每生产1吨柠檬酸可产生2.4吨废渣。这些废渣主要是柠檬酸石膏，同时还含有一定量的菌丝体和残余柠檬酸。其中柠檬酸石膏的主要成分是二水硫酸钙，纯度在95%以上，非常适合生产高强度的α半水石膏。但柠檬酸石膏含水量大，且含有一定的残余酸和有机物（菌丝体），PH值一般在3.8~4.5之间。受这些因素影响，现有利用柠檬酸废渣生产的石膏普遍存在着强度偏低，凝结时间长的缺点，不能用作模具制造材料。为解决柠檬酸废渣污染问题，多数厂家只能用它来生产水泥添加剂和普通的建筑石膏，其潜在价值没有得到很好的利用。

申请号为201010102221.1的中国专利申请公开了一种“利用脱硫石膏或柠檬酸石膏生产α-石膏的方法”，包括制浆、反应、干燥、粉磨、改性、陈化、均化步骤，工艺复杂，周期长，生产效率低，需要添加转晶剂和大量调浆水，反应温度和压力高，生产成本高，难以推广应用。中国发明专利（97119476.9）公开了“一种利用柠檬酸石膏生产高强度α石膏粉的工艺方法”，该工艺通过蒸压转晶进行晶体的重结晶，但原料需要经过加压成型，同时需要添加转晶剂，蒸压压力高，需要1.3～2.0MPa，不仅处理工序复杂，而且能耗大、生产成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以柠檬酸废渣为原料，工艺简单，成本低的高强度α石膏生产方法。

为解决上述技术问题，本发明包括以下步骤：

1）、调浆：柠檬酸废渣加水混合调浆，加水量为柠檬酸废渣重量的1至2倍，同时边搅拌边加入废渣重量0.05-0.1%的双氧水，充分搅拌使其调成匀浆；

2）、脱水：将上述匀浆于离心机中离心脱水，使物料中自由水含量为15—17%；

3）、蒸压转晶：将脱水后物料于密闭蒸压釜中，通入蒸汽，保持釜内温度110-130℃、压力0.1-0.3 MPa，蒸压时间为6-8小时；

4）、烘干：将转晶后物料转入沸腾炉中进行连续烘干，烘干温度为110-160℃，烘干时间为5-7小时；

5）、磨粉：待烘干物料冷却后送入球磨机中，将其球磨至150-200目。

优选的是所述废渣调浆时双氧水的加入量为废渣重量的0.06-0.08%，所述双氧水浓度为25-30%，调浆用水为离心分离收集水。

本发明的有益效果在于：通常认为调节α半水石膏晶体形貌,获得短柱状α半水石膏晶体是制备高强石膏的关键；而且有机酸是α半水石膏的常用调晶剂,它可改变不同晶面生长的相对速率,有利于制备短柱状高强α半水石膏。柠檬酸废渣中含有5-7%的残余柠檬酸，过多的残余有机酸不利于生产高强α半水石膏。本发明在调浆时加入了一定量的双氧水，其中的过氧化氢作为氧化剂与废渣中残余的部分柠檬酸发生反应，将其氧化分解，使废渣中的柠檬酸等有机酸含量在一合适范围内，这些有机酸在蒸压转晶中起到调晶剂的作用，对α半水石膏晶体的形成有一定的促进作用，也有利于获得高含量、且分布集中的柱状、短柱状或针状α石膏晶体。对利用该工艺获得的α半水石膏，经检测其2小时抗折强度都达到了5MPa以上。不仅与此，本发明的生产工艺步骤包括调浆、脱水、蒸压转晶、烘干和磨粉，与现有工艺比较，调浆时加水量少，蒸压转晶的温度和压力低，耗能低，也不需要添加转晶剂，生产成本低，生产周期短，效率高。

具体实施方式

实施例1：

本发明所述柠檬酸废渣为钙盐法柠檬酸生产废渣，包括柠檬酸废渣预处理调浆、脱水、蒸压转晶、烘干和磨粉工艺，具体工艺步骤为：

1）、调浆：于调浆罐中加入100千克柠檬酸生产废渣和100千克水，调浆水可用离心收集水，即以前收集的离心分离水，同时边搅拌边加入0.05千克浓度为30%的双氧水，并充分搅拌均匀；

2）、脱水：将上述匀浆于离心机中离心脱水，使物料脱水后自由水含量为15%，将离心分离水收集作为以后调浆用水使用；

3）、蒸压转晶：将脱水后物料置于密闭立式蒸压釜中，通入蒸汽，保持釜内温度110℃、压力0.1 MPa，蒸压时间为8小时；

4）、烘干：将转晶后物料迅速转入导热油沸腾炉中进行烘干，烘干温度为110℃，烘干时间为7小时；

5）、磨粉：待烘干物料冷却后送入球磨机中，将其球磨至150目后包装入库。

取本批产品按照国家标准进行指标检测，检测结果如下。

指标	标稠	初凝时间（min）	终凝时间（min）	2h抗折强度（MPa）	抗压强度（MPa）
						结果	47%	5ˊ20"	7ˊ30"	5.2	11.9

实施例2：

原料和工艺同实施例1，具体工艺控制为：

1）、调浆：于调浆池中加入1000千克柠檬酸生产废渣和1500千克离心收集水，同时边搅拌边加入废渣重量份0.6千克浓度为27%的双氧水，并充分搅拌均匀；

2）、脱水：将上述匀浆于离心机中离心脱水，使物料脱水后自由水含量为16%；

3）、蒸压转晶：将脱水后物料于密闭立式蒸压釜中，通入蒸汽，保持釜内温度115℃、压力0.2 MPa，蒸压时间为6.5个小时；

4）、烘干：将转晶后物料迅速转入导热油沸腾炉中进行烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为6小时；

5）、磨粉：待烘干物料冷却后送入球磨机中，将其球磨至170目后包装入库。

取本批产品按照国家标准进行指标检测，检测结果如下。

指标	标稠	初凝时间（min）	终凝时间（min）	2h抗折强度（MPa）	抗压强度（MPa）
						结果	45%	5ˊ29"	8ˊ12"	5.7	12.3

实施例3：

原料和工艺同实施例1，具体工艺控制为：

1）、调浆：于调浆池中加入1000千克柠檬酸生产废渣和2000千克离心收集水，同时边搅拌边加入废渣重量份0.8千克浓度为25%的双氧水，并充分搅拌均匀；

2）、脱水：将上述匀浆于离心机中离心脱水，使脱水后物料中自由水含量为16%；

3）、蒸压转晶：将脱水后物料于密闭立式蒸压釜中，通入蒸汽，保持釜内温度125℃、压力0.3 MPa，蒸压时间为7个小时；

4）、烘干：将转晶后物料转入沸腾炉中进行烘干，烘干温度为140℃，烘干时间为6小时；

5）、磨粉：烘干后物料冷却后送入球磨机中，将其球磨至180目后包装入库。

取本批产品按照国家标准进行指标检测，检测结果如下。

指标	标稠	初凝时间（min）	终凝时间（min）	2h抗折强度（MPa）	抗压强度（MPa）
						结果	42%	5ˊ36"	7ˊ42"	6.1	13.6

实施例4：

原料和工艺同实施例1，具体工艺控制为：

1）、调浆：于调浆池中加入2000千克柠檬酸生产废渣和4000千克离心收集水，同时边搅拌边加入废渣重量份2千克浓度为28%的双氧水，并充分搅拌均匀；

2）、脱水：将上述匀浆于离心机中离心脱水，使物料脱水后自由水含量为17%；

3）、蒸压转晶：将脱水后物料于密闭立式蒸压釜中，通入蒸汽，保持釜内温度130℃、压力0.3 MPa，蒸压时间为6个小时；

4）、烘干：将转晶后物料转入沸腾炉中进行烘干，烘干温度为160℃，烘干时间为5小时；

5）、磨粉：烘干后物料冷却后送入球磨机中，将其球磨至200目后包装入库。

取本批产品按照国家标准进行指标检测，检测结果如下：

Claims

1.一种利用柠檬酸废渣生产α高强度石膏的方法，其特征是包括以下步骤：

1）、调浆：柠檬酸废渣加水混合调浆，柠檬酸废渣与水重量比为1：1-2，同时边搅拌边加入废渣重量0.05-0.1%的双氧水，充分搅拌调成匀浆；

3）、蒸压转晶：将脱水后物料于密闭蒸压釜中，通入蒸汽，并保持釜内温度110-130℃、压力0.1-0.3 MPa，蒸压时间为6-8小时；

4）、烘干：将转晶后物料转入沸腾炉中进行烘干，烘干温度为110-160℃，烘干时间为5-7小时；

2.按照权利要求1所述的利用柠檬酸废渣生产α高强度石膏的方法，其特征是所述废渣调浆时双氧水的加入量为废渣重量的0.06-0.08%，所述双氧水浓度为25-30%，调浆用水为离心分离收集水。

3.按照权利要求2所述的利用柠檬酸废渣生产α高强度石膏的方法，其特征是所述蒸压转晶的温度为115-125℃、压力为0.2-0.3 MPa，蒸压时间为6-7个小时。