CN102992375B - α型超高强石膏的制备方法 - Google Patents
α型超高强石膏的制备方法 Download PDFInfo
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- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种α型超高强石膏的制备方法，包括以下步骤：a)将可溶性无机盐溶于水，得到盐水溶液；b)将脱硫石膏、天然石膏或其混合物加入所述盐水溶液中，得到预混液；c)将转晶剂添加到所述预混液中，得到反应液；以及d)将所述反应液加热至60～100℃并在恒温、常压下进行转晶，对转晶后的反应液进行过滤，得到α型超高强石膏。根据本发明实施例的α型超高强石膏的制备方法，因此安全系数高、能耗低。此外，制备所得的α型超高强石膏晶体为均一的短柱状，解决了利用脱硫石膏制备k石膏存在的晶体发育不完全的问题，从而增加了强度。此外，缩短了工艺时间、降低了成本。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料的制备技术领域，尤其是涉及一种α型超高强石膏的制备方法。
背景技术
α型超高强石膏(也称作K石膏)因其强度和硬度高，可安全地进行精加工作业。现已被广泛用于医用、航空、船舶、汽车、精密铸造、塑料、建筑艺术和工艺美术等领域，例如超硬齿科用石膏模型、超高强模型石膏、铸造用k石膏、船舶电缆密封石膏等。
传统的k石膏的生产工艺都是利用天然石膏采用蒸压法制备，此工艺所需压力一般在0.8～1.0MPa，蒸压时间为8h，蒸压结束后再进行烘干。因此，对生产设备要求高、能耗大。
此外，天然石膏属于不可再生的矿产资源，开采天然石膏必然造成环境的影响。此外，由于天然石膏资源的有限性，导致其价格逐年升高。
另一方面，脱硫石膏是来自排烟脱硫工业，是颗粒细小、品味高的硫酸钙晶体。而随着煤资源的大量消耗，产生了大量的脱硫石膏。然而，由于脱硫石膏颗粒比较细小堆积密实，因此用传统的工艺制备k石膏会存在压力相对较高，操作危险性高，晶体发育不完全的缺点。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种具有工艺简单、安全系数高、能耗低的α型超高强石膏的制备方法。
根据本发明实施例的α型超高强石膏的制备方法，包括以下步骤：
a)将可溶性无机盐溶于水，得到盐水溶液；
b)将脱硫石膏、天然石膏或其混合物加入所述盐水溶液中，得到预混液；
c)将转晶剂添加到所述预混液中，得到反应液；以及
d)将所述反应液加热至60～100℃并在恒温、常压下进行转晶，对转晶后的反应液进行过滤，得到α型超高强石膏。
根据本发明实施例的α型超高强石膏的制备方法，可以在常压下制备α型超高强石膏，因此安全系数高、能耗低。此外，根据本发明实施例的α型超高强石膏的制备方法，不仅可以采用天然石膏作为原料，还可以以脱硫石膏作为原料来制备α型超高强石膏，因此可以进一步降低生产成本和能耗。此外，根据本发明实施例的α型超高强石膏的制备方法，制备所得的α型超高强石膏晶体为均一的短柱状，解决了利用脱硫石膏制备k石膏存在的晶体发育不完全的问题，从而增加了强度。此外，缩短了工艺时间、降低了成本。
另外，根据本发明实施例的α型超高强石膏的制备方法还可以具有如下技术特征：
根据本发明的一些实施例，所述反应液中含有：可溶性无机盐2～5重量份，转晶剂0.1～1重量份，脱硫石膏、天然石膏或其混合物80～120重量份，水120～180重量份。
在本发明的一些示例中，所述可溶性无机盐包括可溶性氯化盐、可溶性硝酸盐或其组合。
有利地，所述可溶性氯化盐包括氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化镁中的一种或多种。
有利地，所述可溶性硝酸盐包括硝酸铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙中的一种或多种。
有利地，所述转晶剂包括硫酸铝和选自柠檬酸、柠檬酸三钠、酒石酸、酒石酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾钠、乙酸、乙酸钾、乙酸钠中的一种或多种。
根据本发明的一个优选实施例，所述反应液中含有：氯化钙2重量份，硝酸铵2重量份，硝酸钠1重量份，柠檬酸0.01重量份，硫酸铝0.2重量份，脱硫石膏100重量份，水150重量份。
有利地，在所述步骤a)中，一边搅拌一边将硝酸铵、氯化钙以及硝酸钠溶解于水中，待溶解后加热至70℃。
有利地，在所述步骤d)中，将所述反应液加热至沸腾并在恒温、常压下进行转晶2～4小时。
有利地，α型超高强石膏的制备方法进一步包括以下步骤：e)对所述α型超高强石膏进行洗涤、干燥，得到高纯α型超高强石膏。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的α型超高强石膏的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。需要理解的是，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，根据本发明实施例的α型超高强石膏的制备方法，包括以下步骤：
a)将可溶性无机盐溶于水，得到盐水溶液。
关于所使用的可溶性无机盐没有特殊的限制，只要具有较高的溶解度即可。例如，在本发明的一些示例中，可溶性无机盐可以使用可溶性氯化盐、可溶性硝酸盐或其组合。通过使用该类可溶性氯化盐、可溶性硝酸盐或其组合，可以有效地降低二水石膏和半水石膏相转变点，使其水溶液沸点上升。
作为可溶性氯化盐，例如可以使用常用的氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化镁中的一种或多种。
作为可溶性硝酸盐，例如可以使用常用的硝酸铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙中的一种或多种。
其中，从提高后续步骤中所加入的试剂的溶解速率、混合均匀性等方面考虑，可以将在可溶性无机盐，例如硝酸铵、氯化钙以及硝酸钠等溶解后加热至70℃。
b)将脱硫石膏、天然石膏或其混合物加入所述盐水溶液中，得到预混液。
其中，从节约成本、有效利用工业副产物等观点考虑，可以单独使用脱硫石膏。
c)将转晶剂添加到所述预混液中，得到反应液。
关于所述转晶剂没有特殊的限制，例如可以使用硫酸铝(Al2(SO4)3)和有机酸、或硫酸铝和有机酸盐。
有利地，所述转晶剂包括硫酸铝和选自柠檬酸(C4H6O6)、柠檬酸三钠、酒石酸、酒石酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾钠、乙酸、乙酸钾、乙酸钠中的一种或多种。
其中，根据本发明的一些实施例，所述反应液中含有：可溶性无机盐2～5重量份，转晶剂0.1～1重量份，脱硫石膏、天然石膏或其混合物80～120重量份，水120～180重量份。
优选地，所述反应液中含有：氯化钙2重量份，硝酸铵2重量份，硝酸钠1重量份，柠檬酸0.01重量份，硫酸铝0.2重量份，脱硫石膏100重量份，水150重量份。
d)将所述反应液加热至70～100℃并在恒温、常压下进行转晶，对转晶后的反应液进行过滤，得到α型超高强石膏。
关于反应液的温度没有特殊的限制，例如可以将反应液加热至60～100℃。从提高反应速率、降低能耗的观点考虑，有利地，在所述步骤d)中，将所述反应液加热至沸腾并在恒温、常压下进行转晶2～4小时。
其中，可以将所得的滤液代替水循环用于步骤a)中。由此，在降低排放的同时进一步节约成本，可以满足循环经济的要求。
综上，根据本发明实施例的α型超高强石膏的制备方法，可以在常压下制备α型超高强石膏，因此安全系数高、能耗低。此外，根据本发明实施例的α型超高强石膏的制备方法，不仅可以采用天然石膏作为原料，还可以以脱硫石膏作为原料来制备α型超高强石膏，因此可以进一步降低生产成本和能耗。此外，根据本发明实施例的α型超高强石膏的制备方法，制备所得的α型超高强石膏晶体为均一的短柱状，解决了利用脱硫石膏制备k石膏存在的晶体发育不完全的问题，从而增加了强度。此外，缩短了工艺时间、降低了成本。
有利地，α型超高强石膏的制备方法进一步包括以下步骤：
e)对所述α型超高强石膏进行洗涤、干燥，得到高纯α型超高强石膏。
下面结合具体实施例描述根据本发明的α型超高强石膏的制备方法。
实施例1
首先，一边搅拌一边将NH4NO3：2重量份、Cacl2：2重量份以及NaNO3：1重量份溶解于水150重量份中以得到盐水溶液，并将盐水溶液加热到70℃。
接着，在搅拌的同时将将脱硫石膏100重量份投入上述盐水溶液中，得到预混液。
待预混液混合均匀后再在其中加入C4H6O6：0.01重量份、Al2(SO4)3：0.2重量份，得到反应液。
此后，将反应液加热至沸腾，并在常压下恒温3～4h以进行转晶。最后，将转晶后的反应液进行过滤、洗涤、干燥，得到高纯α型超高强石膏。
对上述实施例1所得的高纯α型超高强石膏的力学性能按GB9776-2008标准进行了测试，其结果为以上方法制备的α型超高强石膏的2h抗折强度在8.0MPa以上，2h抗压强度在40MPa以上，与传统工艺比较具有相同的强度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种α型超高强石膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将可溶性无机盐溶于水，得到盐水溶液；
b)在搅拌的同时将脱硫石膏加入所述盐水溶液中，得到预混液；
c)在搅拌的同时将转晶剂添加到所述预混液中，得到反应液；以及
d)边搅拌边将所述反应液加热至60～100℃并在恒温、常压下进行转晶，对转晶后的反应液进行过滤，得到α型超高强石膏；所述反应液中含有：可溶性无机盐，转晶剂，脱硫石膏，水；
所述可溶性无机盐包括可溶性氯化盐、可溶性硝酸盐或其组合；
所述可溶性氯化盐包括氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化镁中的一种或多种；
所述可溶性硝酸盐包括硝酸铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙中的一种或多种；
所述转晶剂包括硫酸铝和选自柠檬酸、柠檬酸三钠、酒石酸、酒石酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾钠、乙酸、乙酸钾、乙酸钠中的一种或多种；
所述反应液中含有：
2.根据权利要求1所述的α型超高强石膏的制备方法，其特征在于，在所述步骤a)中，一边搅拌一边将硝酸铵、氯化钙以及硝酸钠溶解于水中，待溶解后加热至70℃。
3.根据权利要求1所述的α型超高强石膏的制备方法，其特征在于，在所述步骤d)中，将所述反应液加热至沸腾并在恒温、常压下进行转晶2～4小时。
4.根据权利要求1所述的α型超高强石膏的制备方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
e)对所述α型超高强石膏进行洗涤、干燥，得到高纯α型超高强石膏。
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