CN107487995B - 一种利用磷石膏制备α型高强石膏的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用磷石膏制备α型高强石膏的方法，属于建材技术领域。一种利用磷石膏制备α型高强石膏的方法，其特征在于采用“半液相法”，步骤是：1）掺入磷石膏中P2O5与F之和的生石灰进行中和处理，并陈化1d；2）按磷石膏质量比为0.01‑0.5%取三元有机酸，质量比为0.5‑2%取高价硫酸盐，将二者混合后溶于80‑90℃的水中配成复合晶型控制剂；3）将复合晶型控制剂和水以4:1‑2:1的固液比掺入中和处理后的磷石膏中制成稠状浆体；4）把制备好的浆体按照5‑15mm的厚度分层铺开放入蒸压釜，在120‑150℃下，恒温3‑6h后，经烘干、球磨得到α型高强石膏粉。本发明得到了晶体呈短柱状、质量稳定，2h抗折强度达4.9MPa、烘干抗压强度达32.3MPa的α型高强石膏，社会、环境和经济效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用磷石膏制备α型高强石膏的方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
磷石膏主要是磷化工企业湿法生产磷酸得到的工业副产品，湿法生产1吨磷酸大约排放4-5吨磷石膏。2004年，我国磷石膏排放量已超过2200万t，且随着工、农业对磷酸、磷铵等需求量增长，磷石膏排放量也在不断增加，据2011年国家发改委《大宗固体废弃物综合利用实施方案》指出，2010年我国产生磷石膏排放量已达到约6000万吨。磷石膏的露天堆放，不但侵占大片土地，还对环境造成污染。磷石膏的主要成分为二水石膏（CaSO4·2H2O），二水石膏在干燥空气条件下，经煅烧处理可形成β型半水石膏，这是目前利用磷石膏制备建筑石膏粉或石膏制品的常用方法。但是该方法制备的半水石膏，晶体细小、呈长棒状，甚至针状，标准稠度需水量大，强度偏低，限制了产品的应用范围。而二水石膏在加压水蒸气条件下，经蒸压处理后可形成α型半水石膏，在蒸压过程中适当的加入晶型控制剂，可制备出粗大短柱状α型半水石膏晶体。该类α型半水石膏具有较小的比表面积和较低的水膏比，能获得较高的制品强度，扩大了产品的应用范围。
因此，利用磷石膏制备α型高强石膏，是磷石膏资源化和深加工的新途径，具体重要的经济、社会和环境效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用磷石膏制备α型高强石膏的方法，该方法制备的半水石膏，晶体呈粗大短柱状、标准稠度需水量小、强度高、凝结时间稳定。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种利用磷石膏制备α型高强石膏的方法，其特征在于采用“半液相法”，并包含以下步骤：1）中和处理磷石膏：掺入磷石膏中P2O5与F之和的生石灰进行中和处理，并陈化1d；2）配制复合晶型控制剂：按磷石膏质量比为0.01-0.5%称取三元有机酸，按磷石膏质量比为0.5-2%称取高价硫酸盐，将二者混合后溶于80-90℃的水中配成复合晶型控制剂；3）制备稠状磷石膏浆体：将复合晶型控制剂和水以4:1-2:1的固液比掺入中和处理后的磷石膏中制成稠状浆体；4）蒸压：把制备好的浆体按照5-15mm的厚度分层铺开放入蒸压釜，在120-150℃下，恒温3-6h；5）烘干及球磨：将蒸压后的物料在120-150℃烘干后球磨10min得到α型高强石膏（产品）。
本发明的主要原理：
磷石膏的主要成分为二水石膏（CaSO4·2H2O），同时还含有游离磷酸、磷酸盐、氟化合物、铁、镁、铝、硅和有机物等杂质，其中P和F是磷石膏中主要有害杂质，它们的存在影响了磷石膏的应用性能。通过中和处理往磷石膏中加入碱性改性剂石灰，石灰与磷石膏中可溶性磷和氟反应生成惰性物质，可以消除可溶性磷和氟的不利影响。
二水石膏在加压水蒸气条件下，可形成α型半水石膏，α-半水石膏晶体，各晶面的性能存在差异。晶体动力学理论认为，晶体生长的本质是晶面向外平行推移，晶面生长速率的相对大小与晶面发育的相对大小密切相关，并决定晶体的最终形态。石膏晶体在C轴方向生长速率相对较快，其晶面逐渐缩小，最终长成长棒状或针状晶体，导致产品强度偏低。因此，制备α型高强石膏的关键，是控制石膏晶体形貌。本发明掺入复合晶型控制剂，它是由三元有机酸和高价硫酸盐组成，在磷石膏的蒸压过程中，羧基与Ca2+络合形成环状有机酸络合物使得有机酸吸附在晶核表面，同时高价硫酸盐电离出的高价阳离子吸附晶核表面，两者协同作用对Ca2+、SO4 2-的扩散和晶面叠加造成空间位阻，晶体生长受到抑制。α-半水石膏晶体（111）面主要由Ca2+组成，有机酸通过络合作用，对该晶面选择性吸附，抑制了晶体在长轴方向的生长，加上阳离子的吸附降低了石膏晶面能，增加成核势垒，晶核有充分的时间和空间生长，两者共同作用，最终α-半水石膏晶体呈粗大短柱状，产品强度高。
本发明的有益效果是：
1）本发明利用磷石膏制备的α型高强石膏，晶体形貌良好，晶粒粗大、呈短柱状，标准稠度需水量小，2h抗折强度达4.9MPa、烘干抗压强度达32.3MPa，性价比优越，用途广。
2）该方法避免了水洗磷石膏用水量大，产生二次污染的弊端，工艺简单、成本低。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
一种利用磷石膏制备α型高强石膏的方法，它包含以下步骤：1）中和处理磷石膏：掺入磷石膏中P2O5与F之和的生石灰进行中和处理，并陈化1d；2）配制复合晶型控制剂：按磷石膏质量比为0.05%称取三元有机酸，按磷石膏质量比为0.75%称取高价硫酸盐，将二者混合后溶于80℃的水中配成复合晶型控制剂；3）制备稠状磷石膏浆体：将复合晶型控制剂和水以4:1的固液比掺入中和处理后的磷石膏中制成稠状浆体；4）蒸压：把制备好的浆体按照5mm的厚度分层铺开放入蒸压釜，在120℃下，恒温6h；5）烘干及球磨：将蒸压后的物料在120℃烘干后球磨10min得到α型高强石膏（产品）。
将上述制备的α型高强石膏进行性能测试，其结果如表1：
表1
实施例2：
一种利用磷石膏制备α型高强石膏的方法，它包含以下步骤：1）中和处理磷石膏：掺入磷石膏中P2O5与F之和的生石灰进行中和处理，并陈化1d；2）配制复合晶型控制剂：按磷石膏质量比为0.01%称取三元有机酸，按磷石膏质量比为0.5%称取高价硫酸盐，将二者混合后溶于85℃的水中配成复合晶型控制剂；3）制备稠状磷石膏浆体：将复合晶型控制剂和水以2:1的固液比掺入中和处理后的磷石膏中制成稠状浆体；4）蒸压：把制备好的浆体按照15mm的厚度分层铺开放入蒸压釜，在150℃下，恒温3h；5）烘干及球磨：将蒸压后的物料在150℃烘干后球磨10min得到α型高强石膏。
实施例3：
一种利用磷石膏制备α型高强石膏的方法，它包含以下步骤：1）中和处理磷石膏：掺入磷石膏中P2O5与F之和的生石灰进行中和处理，并陈化1d；2）配制复合晶型控制剂：按磷石膏质量比为0.5%称取三元有机酸，按磷石膏质量比为2%称取高价硫酸盐，将二者混合后溶于90℃的水中配成复合晶型控制剂；3）制备稠状磷石膏浆体：将复合晶型控制剂和水以3:1的固液比掺入中和处理后的磷石膏中制成稠状浆体；4）蒸压：把制备好的浆体按照10mm的厚度分层铺开放入蒸压釜，在130℃下，恒温4h；5）烘干及球磨：将蒸压后的物料在130℃烘干后球磨10min得到α型高强石膏。
本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数（如温度、时间等）的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (1)
1.一种利用磷石膏制备α型高强石膏的方法，它包含以下步骤：
1）中和处理磷石膏：掺入磷石膏中P2O5 与F之和的生石灰进行中和处理，并陈化1d；
2）配制复合晶型控制剂：按磷石膏质量比为0.05%称取三元有机酸，按磷石膏质量比为0.75%称取高价硫酸盐，将二者混合后溶于80℃的水中配成复合晶型控制剂；
3）制备稠状磷石膏浆体：将复合晶型控制剂和水以 4:1的固液比掺入中和处理后的磷石膏中制成稠状浆体；
4）蒸压：把制备好的浆体按照5mm 的厚度分层铺开放入蒸压釜，在120℃下，恒温6h；
5）烘干及球磨：将蒸压后的物料在120℃烘干后球磨10min得到α型高强石膏。
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|---|---|---|---|---|
| WO2008121026A1 (ru) * | 2007-04-02 | 2008-10-09 | Zakrytoe Akcionernoe Obshestvo 'techno-Tm' | Способ получения водостойкого и высокопрочного экологически чистого гипсового вяжущего |
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|---|---|
| CN107487995A (zh) | 2017-12-19 |
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Effective date of registration: 20200903 Address after: 443208 Baiyang Industrial Park, high tech Zone, Yichang, Hubei (Zhijiang Town, Baiyang Town, Shan Xi Yao) Applicant after: HUBEI YUANGU NEW BUILDING MATERIALS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 443000 No. 41, four new road, Xiling District, Hubei, Yichang Applicant before: Li Guogang |
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Denomination of invention: A preparation method using phosphogypsum a Method of high strength gypsum Effective date of registration: 20220621 Granted publication date: 20201002 Pledgee: Yichang financing guarantee Group Co.,Ltd. Pledgor: HUBEI YUANGU NEW BUILDING MATERIALS TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022980008334 |
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Date of cancellation: 20230621 Granted publication date: 20201002 Pledgee: Yichang financing guarantee Group Co.,Ltd. Pledgor: HUBEI YUANGU NEW BUILDING MATERIALS TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022980008334 |
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Denomination of invention: Preparation of Phosphogypsum a Method for producing high-strength gypsum Effective date of registration: 20230628 Granted publication date: 20201002 Pledgee: Yichang Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: HUBEI YUANGU NEW BUILDING MATERIALS TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980045987 |