CN109160758A - 一种废石膏模型的再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废石膏模型的再生方法，属于石膏领域，其包括以下步骤：(1)破碎：将废石膏模型破碎后过60‑80目筛得到废石膏粗颗粒；(2)一次纯化：在废石膏颗粒中加水，搅拌后过滤得滤渣A；(3)二次纯化：将滤渣A加双氧水，搅拌后过滤得到滤渣B；(4)三次纯化：将滤渣B加水并调节pH至4‑6，静置，除去上层清液，得下层沉淀物；(5)蒸压、烘干：将下层沉淀物进行蒸压，并干燥得到烘干料；(6)磨粉：将烘干料与聚丙烯酰胺混合后进行磨粉。该方法能够有效去除废石膏模型中的杂质，该再生方法得到的石膏粉用于制作石膏模型具有较高的强度。
Description
技术领域
本发明涉及石膏领域，具体涉及一种废石膏模型的再生方法。
背景技术
卫生陶瓷产品是人们生活中的重要用品。生产卫生陶瓷的一个主要的成型方法是注浆成型，注浆成型大部分还是将泥浆在石膏模型中完成。石膏模型通常使用几十次就不能再用，成为报废的废石膏模型。日用瓷的生产也同样有大量报废的废石膏模型。据统计，每年国内仅仅用于制作陶瓷用品产生的废石膏模型就高达几百万吨。目前，废石膏模型的利用途径主要是水泥企业做部分原料使用，但使用量有限。所以不少陶瓷产区的废石膏模型都成为不好处理的垃圾。
废石膏模型与天然石膏的主要成分都是二水硫酸钙，与天然石膏相比，废石膏模型的含水率比天然石膏高，此外，废石膏模型由于结构较为疏松，密度也较低。特别需要注意的是，废石膏模型中含有一定量的硫酸钠和无水硫酸钙使得再生的石膏粉强度较低，其中，硫酸钠易吸水膨胀，吸水膨胀产生的压力容易使制成的模型开裂导致再生石膏粉制作的石膏模型强度降低，并且硫酸钠还会缩短石膏粉的初终凝时间，卫生陶瓷用石膏模型的体积通常较大，倒模时间通常比较长，若初凝时间过短，则工人没有时间进行操作，导致难以完成灌浆。因此，如何除去废石膏模型中的硫酸钠并通过适当的添加剂提高石膏的初凝时间和终凝时间以及强度非常重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废石膏模型的再生方法，该方法能够有效去除废石膏模型中的杂质，该再生方法得到的石膏粉用于制作石膏模型能够延长初终凝时间，并具有较高的强度。
本发明的上述目的是采用以下技术方案来实现：
本发明提出一种废石膏模型的再生方法，包括以下步骤：
(1)破碎：将废石膏模型破碎后过60-80目筛得到废石膏颗粒；
(2)一次纯化：在废石膏颗粒中加水，搅拌后过滤得滤渣A；
(3)二次纯化：将滤渣A加双氧水，搅拌后过滤得到滤渣B；
(4)三次纯化：将滤渣B加水并调节pH至4-6，静置，除去上层清液，得下层沉淀物；
(5)蒸压、烘干：将下层沉淀物进行蒸压，并干燥得到烘干料；
(6)磨粉：将烘干料与聚丙烯酰胺混合后进行磨粉。
优选地，步骤(3)所述双氧水的浓度为5-10％，所述双氧水与所述滤渣A的质量之比为(3-5)：1。
优选地，步骤(2)所述搅拌的温度为35-55℃；所述搅拌的时间为1-2小时。
优选地，步骤(2)所述废石膏颗粒和所述水的质量比为1:(3-5)。
优选地，步骤(2)所述过滤为离心或者压滤。
优选地，步骤(4)所述滤渣B和所述水的质量为1:(2-4)。
优选地，步骤(4)所述静置时间为6-18小时。
优选地，步骤(5)所述蒸压的温度为120-130℃，所述蒸压的压力为0.2-0.4MPa,所述蒸压的时间为1.5-3.5小时。
优选地，步骤(6)所述聚丙烯酰胺的使用量为所述烘干料质量的0.5-2.0％。
优选地，步骤(6)所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺。
优选地，步骤(6)所述聚丙烯酰胺的分子量为800-1500万。
本发明较佳实施例提供的一种废石膏模型的再生方法的有益效果包括：通过二次纯化能够有效除去废石膏模型中的硫酸钠和硅酸钠杂质，延长初终凝时间；通过添加聚丙烯酰胺能够显著提高再生石膏粉的强度，此外，对再生石膏粉的初凝时间也具有一定的延长作用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种废石膏模型的再生方法进行具体说明。
本发明所提供的一种废石膏模型的再生方法，包括以下步骤：
(1)破碎：将废石膏模型破碎后过60-80目筛得到废石膏颗粒；
(2)一次纯化：在废石膏颗粒中加水，搅拌后过滤得滤渣A；
(3)二次纯化：将滤渣A双氧水，搅拌后过滤得到滤渣B；
(4)三次纯化：将滤渣B加水并调节pH至5-6，静置，除去上层清液，得下层沉淀物；
(5)蒸压、烘干：将下层沉淀物进行蒸压，并干燥得到烘干料；
(6)磨粉：将烘干料与聚丙烯酰胺混合后进行磨粉。
具体地，在破碎之前还可以对废石膏模型进行预处理，先将废石膏模型砸开，清除出杂物等非石膏类东西，然后用小铲刮掉废石膏模型上残留的陶瓷泥坯，并用刷子刷除表面的灰尘泥沙等杂质，预处理能除去石膏模型内壁析出的硫酸钠，预处理是一个初步的除杂过程，有利于后续石膏模型再生的过程，但对废石膏模型的再生并不起到决定性作用。
废石膏模型中的杂质主要有碳酸钠、硅酸钠和硫酸钠等，其中，硅酸钠在水中溶解成玻璃胶状物，该玻璃胶状物会粘附在废石膏颗粒物的表面，采用一般浸泡方法难以除去，未被除去的硅酸钠还会与硫酸钙反应形成硅酸钙和硫酸钠，导致硫酸钠难以除尽。
发明人通过多次实验发现，将步骤(1)废石膏模型破碎后过60-80目筛既有利于杂质的去除，也有利于过滤操作的顺利进行；而控制步骤(2)的搅拌温度为35-55℃，废石膏粗颗粒中的硫酸钠和硅酸钠能够较好地在水中溶解有利于除去这些杂质，废石膏粗颗粒的结构较为疏松，对水分的吸附较好，搅拌的时间为1-2h后，水分能够完全渗透到废石膏粗颗粒的孔隙中，有利于将废石膏粗颗粒表面以及孔隙中杂质溶解出来，通过离心或者压滤操作，优选离心，借助离心时产生的离心力，能够除去一大部分的硫酸钠和硅酸钠。
在一些具体的优选实施方式中，步骤(2)废石膏颗粒和水的质量比为1:(3-5)，若料水比较小，则不利于杂质的溶解，并且形成的溶液非常粘稠，不利于后续的过滤操作，若料水比过大，成本又提高。
二次纯化步骤，加入双氧水与滤渣A混合，其中，所述双氧水的浓度优选为5-10％，所述双氧水与所述滤渣A的质量之比为(3-5):1，搅拌混合时间优选地为1-2h。在滤渣中加入双氧水后，双氧水能够分解产生微小的氧气分子，微小的氧气分子与废石膏表面后接触后，能够减小硫酸钠在废石膏上的附着力，促进石膏颗粒料上硫酸钠的溶出，通过过滤即可进一步除去废石膏中的硫酸钠。
三次纯化步骤，将滤渣B加水，并调节pH至4-6，在发明中，pH调节剂以稀硫酸为宜，通过加酸调节至酸性，能够促进硅酸钠转化为硅酸和硫酸钠，硅酸在烘干过程中，能够转化为二氧化硅，二氧化硅有助于提高再生石膏粉的韧性；在充分静置后，硫酸钠等可溶性杂质能完全溶于水，通过去除上清液即可除去硫酸钠，发明人还发现，弱酸性条件下静置得到的沉淀物，经蒸压烘干制作的石膏模型，其强度也更好。
在一些具体的优选实施方式中，步骤(4)滤渣B和水的质量为1:(2-4)，静置时间为6-18小时。
在本发明中，蒸压进行的主要反应是二水硫酸钙脱水生成α半水硫酸钙，本发明提供蒸压的具体条件，蒸压的温度为120-130℃，蒸压的压力为0.2-0.4MPa，蒸压的时间为1.5-3.5小时。本发明还提供烘干的具体条件，烘干温度在120-150℃，烘干时间为4-6h。
在本发明中，在步骤(6)的烘干料中添加聚丙烯酰胺有利于提高再生石膏粉的强度，在一些具体的优选实施方式中，步骤(6)所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的使用量为烘干料质量的0.5-2.0％，聚丙烯酰胺的分子量为800-1500万。聚丙烯酰胺购自巩义市夹津口汇源供水材料厂。
阴离子聚丙烯酰胺是高分子聚合物，聚丙烯酰胺的主链上带有大量的酰胺基，能以任意比例溶解于水，在水中溶解后能形成网状结构，还具有粘度高、韧性好且无毒，并且非常稳定，添加到烘干料中制成的再生石膏粉，用于制作石膏模型，其表面光洁平整，易于成型，还具有很好的强度。通过实验发现，还具有延长再生石膏粉的初凝时间的作用。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种废石膏模型的再生方法，将收集来的废石膏模型，砸开拣选，先清除掉杂物杂质等非石膏的东西，然后用毛刷或小铲去除废石膏模型上残留的陶瓷泥坯和灰尘等脏污，经破碎后过60目筛得到废石膏粗颗粒并转移至搅拌釜中，加入相当于废石膏粗颗粒4倍重量的水，在40℃下搅拌1.5小时，趁热离心过滤，弃滤液，滤渣中加入4倍质量的10％的双氧水，搅拌1.5小时，过滤后弃滤液，滤渣转移至沉降池，加入相当于滤渣3倍重量的水，调节pH至5.0，静置12小时，除去上层清液，取下层沉淀物置于蒸压釜，在温度为125℃和压力0.3MPa蒸压2小时，蒸压结束后，打开排压阀泄压，冷却后，在烘干机于135℃下烘5小时，加入1％重量的阴离子聚丙烯酰胺(分子量为800-1000万)，混匀后用球磨机球磨至120目以下得到再生石膏粉。
实施例2
本实施例提供一种废石膏模型的再生方法，将收集来的废石膏模型，砸开拣选，先清除掉杂物杂质等非石膏的东西，然后用毛刷或小铲去除废石膏模型上残留的陶瓷泥坯和灰尘等脏污，经破碎后过80目筛得到废石膏粗颗粒并转移至搅拌釜中，加入相当于废石膏粗颗粒5倍重量的水，在55℃下搅拌1.0小时，趁热离心过滤，弃滤液，滤渣中加入5倍质量的10％的双氧水，搅拌2小时，过滤后弃滤液，滤渣转移至沉降池，加入相当于滤渣2倍重量的水，调节pH至4，静置6小时，除去上层清液，取下层沉淀物置于蒸压釜，在温度为120℃和压力0.2MPa蒸压3.5小时，蒸压结束后，打开排压阀泄压，冷却后，在烘干机于120℃下烘6小时，加入0.5％重量的阴离子聚丙烯酰胺(分子量为1000-1200万)，混匀后用球磨机球磨至120目以下得到再生石膏粉。
实施例3
本实施例提供一种废石膏模型的再生方法，将收集来的废石膏模型，砸开拣选，先清除掉杂物杂质等非石膏的东西，然后用毛刷或小铲去除废石膏模型上残留的陶瓷泥坯和灰尘等脏污，经破碎后过60目筛得到废石膏粗颗粒并转移至搅拌釜中，加入相当于废石膏粗颗粒3倍重量的水，在35℃下搅拌2小时，趁热离心过滤，弃滤液，滤渣中加入4倍质量的5％的双氧水，搅拌1小时，过滤后弃滤液，滤渣转移至沉降池，加入相当于滤渣4倍重量的水，调节pH至6，静置18小时，除去上层清液，取下层沉淀物置于蒸压釜，在温度为130℃和压力0.4MPa蒸压1.5小时，蒸压结束后，打开排压阀泄压，冷却后，在烘干机于150℃下烘4小时，加入2％重量的阴离子聚丙烯酰胺(分子量为1200-1500万)，混匀后用球磨机球磨至120目以下得到再生石膏粉。
实施例4
本实施例提供一种废石膏模型的再生方法，将收集来的废石膏模型，砸开拣选，先清除掉杂物杂质等非石膏的东西，然后用毛刷或小铲去除废石膏模型上残留的陶瓷泥坯和灰尘等脏污，经破碎后过80目筛得到废石膏粗颗粒并转移至搅拌釜中，加入相当于废石膏粗颗粒3倍重量的水，在45℃下搅拌2小时，趁热压滤，弃滤液，滤渣中加入5倍质量的10％的双氧水，搅拌1小时，过滤后弃滤液，滤渣转移至沉降池，加入相当于滤渣3.5倍重量的水，调节pH至5.0，静置12小时，除去上层清液，取下层沉淀物置于蒸压釜，在温度为125℃和压力0.3MPa蒸压2小时，蒸压结束后，打开排压阀泄压，冷却后，在烘干机于135℃下烘5小时，加入1％重量的阴离子聚丙烯酰胺(分子量为800-1000万)，混匀后用球磨机球磨至120目以下得到再生石膏粉。
对比例1
与实施例1的区别之处在于，滤渣不经过沉降池直接置于蒸压釜中蒸压。
对比例2
与实施例1的区别之处在于，不添加阴离子聚丙烯酰胺进行球磨。
试验例
通过以下实验对实施例1-4以及对比例1-2得到的再生石膏粉的各项性能进行测定，同时采用英德市大站镇宝峰石粉厂的新石膏粉作对照(宝峰粉)，测试方法如下，测试结果见表1：
(1)初凝时间和终凝时间的测定：将水和再生石膏粉按水膏比为1:0.8，先在容器中加水，然后撒入石膏粉，从撒入石膏粉时开始计时，石膏粉加入水中后先浸泡2min，然后搅拌3min，搅拌速度为300r/min制作石膏浆，然后将石膏浆倒入事先已准备好的放在玻璃板上的圆模中(内径100mm，高度20mm)，将圆模表面刮平，采用厚度约0.5mm的美工刀划割圆模内的样品，刚开始每隔30s划割一次。划痕不得重复和交叉，每次划后必须用湿布擦净划刀；整个操作过程中，样品不得受振动或移动，当划痕两边的石膏浆刚好不再合拢时即为初凝时间，接着在测定初凝后的石膏试饼上用大拇指以约50N的力连续按压样品，每隔30s按压一次，每次按压不同部位，当按压时印痕边缘没有水分出现时即为终凝时间。
(2)湿模抗折强度测定：将钢模清理干净，在工作面均匀打上脱膜剂，组装好后水平放置，捆紧，将水和再生石膏粉按水膏比为1:0.8，先在容器中加水，然后撒入石膏粉，从撒入石膏粉时开始计时，石膏粉加入水中后先浸泡2min，然后搅拌3min，搅拌速度为300r/min制作石膏浆，将石膏浆浇注到事先准备好的试条模型中，每个样品做三个，石膏浆注入到试条模型内应缓慢，可轻轻敲击模具，使石膏浆充满模具型腔，可将模具抬起约1cm突然放下，反复振动5次以排除石膏浆中的气泡，带石膏浆接近初凝时，用刮刀将表面刮平，待终凝后脱膜即得到待测试样品试条。
自石膏与水开始混合计时，终凝后脱膜，取出试条，将其边缘修理整，试条必须垂直立放在试验台上，自然干燥。计时到2h后，采用数显电动抗折仪测试抗折强度。
湿模的抗折强度可通过以下公式进行计算：
R＝3PL/(2ac)
R为抗折强度(MPa)
P为破坏荷重(N)
L为跨距(mm)
a为试样断面宽度(mm)
c为试样断面厚度(mm)
记录三根试条的抗折强度并计算其平均值，作为湿模的抗折强度。
(3)干模抗折强度测试：其测试方法与湿模抗折强度测定的区别在于，将脱膜后的石膏试条放于电热鼓风干燥箱内恒温55℃下干燥14h，取出放冷后采用数显电动抗折仪测定。
表1性能测试结果
从表1的数据可知，本发明实施例1-4制备得到的再生石膏粉从初凝时间、终凝时间、湿模抗折强度和干模抗折强度上看，均与新石膏粉无明显差异，具有较好的初终凝时间和较高的强度，与对比例1-2相比，本发明实施例1-4制备得到的再生石膏粉延长了初终凝时间，其强度也得到了大幅度提升。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种废石膏模型的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)破碎：将废石膏模型破碎后过60-80目筛得到废石膏颗粒；
(2)一次纯化：在废石膏颗粒中加水，搅拌后过滤得滤渣A；
(3)二次纯化：将滤渣A加双氧水，搅拌后过滤得到滤渣B；
(4)三次纯化：将滤渣B加水并调节pH至4-6，静置，除去上层清液，得下层沉淀物；
(5)蒸压、烘干：将下层沉淀物进行蒸压，并干燥得到烘干料；
(6)磨粉：将烘干料与聚丙烯酰胺混合后进行磨粉。
2.根据权利要求1所述的一种废石膏模型的再生方法，其特征在于，步骤(3)所述双氧水的浓度为5-10％，所述双氧水与所述滤渣A的质量之比为(3-5):1。
3.根据权利要求1所述的一种废石膏模型的再生方法，其特征在于，步骤(2)所述废石膏颗粒和所述水的质量比为1:(3-5)。
4.根据权利要求1所述的一种废石膏模型的再生方法，其特征在于，步骤(2)所述过滤为离心或者压滤。
5.根据权利要求1所述的一种废石膏模型的再生方法，其特征在于，步骤(4)所述滤渣B和所述水的质量为1:(2-4)。
6.根据权利要求1所述的一种废石膏模型的再生方法，其特征在于，步骤(4)所述静置时间为6-18小时。
7.根据权利要求1所述的一种废石膏模型的再生方法，其特征在于，步骤(5)所述蒸压的温度为120-130℃，所述蒸压的压力为0.2-0.4MPa，所述蒸压的时间为1.5-3.5小时。
8.根据权利要求1所述的一种废石膏模型的再生方法，其特征在于，步骤(6)所述聚丙烯酰胺的使用量为所述烘干料质量的0.5-2.0％。
9.根据权利要求1或8所述的一种废石膏模型的再生方法，其特征在于，步骤(6)所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺。
10.根据权利要求1或8所述的一种废石膏模型的再生方法，其特征在于，步骤(6)所述聚丙烯酰胺的分子量为800-1500万。
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- 2018-10-17 CN CN201811208506.6A patent/CN109160758B/zh active Active
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