CN110282892A - 一种纸面石膏板生产用磷石膏缩短凝结时间的预处理方法 - Google Patents
一种纸面石膏板生产用磷石膏缩短凝结时间的预处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种纸面石膏板生产用磷石膏缩短凝结时间的预处理方法，涉及磷石膏加工技术领域。方法包括以下步骤：向磷石膏中加入助剂，搅拌均匀，得到混合物a；将混合物a在70℃烘干，烘干时间24h，烘干后进行粉磨，得到混合物b；将混合物b在160℃下烘干2h，制得用于纸面石膏板生产的β石膏。助剂由两种原料构成，其中一种为98％浓硫酸，另一种是硫酸钠、氯化钙、硫酸钾中的一种或两种；原料加入总量为磷石膏质量的0.2％～5％。通过浓硫酸将磷石膏中的有机质碳化，使用硫酸钠、氯化钙、硫酸钾中的一种或两种将水溶磷、水溶氟进行固化，使其在生产纸面石膏板时凝结时间大幅缩短。本方法反应条件简单、工艺流程短，便于推广；加入的助剂用量少、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及磷石膏加工技术领域，具体涉及一种纸面石膏板生产用磷石膏缩短凝结时间的预处理方法。
背景技术
磷石膏的主要成分是二水硫酸钙，是湿法磷酸生产过程中的副产物。目前，我国每年新增堆存的磷石膏近5000万吨，2018年利用率仅达到39.7％，目前堆放总量超3亿吨，随着磷石膏堆存量的逐渐增加，对土地的占用面积要求也越来越大，加之近年来不断被爆出的磷石膏污染等环境问题，国家对磷石膏的利用也越来越重视，相继在磷化工产业发达的地区出台了“以用定产”政策，保证磷石膏的有效利用，减少其对生产、生活环境的污染。
磷石膏多用做建筑材料，比如：自平流层、陶瓷模具、装饰材料等，在工业中，磷石膏由于工艺的不同，可形成半水石膏和无水石膏，半水石膏又分为α-半水石膏和β-半水石膏两个变种，由于其自身的物理性能的不同，应用的领域也不同。β-半水石膏，又称建筑石膏，由于它的强度低，通常用做装饰石膏板、石膏腻子等装饰材料，尤其是以具有节能、环保为特点的石膏复合墙体材料为主，如空心砌块、薄板、天花板、各种壁柜等。
纸面石膏板是以建筑石膏(β石膏)为主要原料制成的一种材料，由其生产线决定了β石膏的凝结时间相对短。而磷石膏中的水溶磷、氟及有机质等会减慢其凝固时间，导致在生产纸面石膏板时β石膏凝结时间长，成品强度不达标，质量难以保证。目前通常采用陈化磷石膏来达到改善其性质的目的，陈化时间一般持续多年，过程长，难以满足生产需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纸面石膏板生产用磷石膏缩短凝结时间的预处理方法，解决由于磷石膏中水溶磷、氟及其有机质的存在，导致在生产纸面石膏板时β石膏凝结时间长，成品强度不达标，质量难以保证的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种纸面石膏板生产用磷石膏缩短凝结时间的预处理方法，其特征在于包括以下步骤：
1)向磷石膏中加入助剂，搅拌均匀，得到混合物a；
2)将混合物a在70℃烘干，烘干时间24h，烘干后进行粉磨，得到混合物b；
3)将混合物b在160℃下烘干2h，制得用于纸面石膏板生产的β石膏。
更进一步的技术方案是所述助剂由两种原料构成，其中一种为98％浓硫酸，另一种是硫酸钠、氯化钙、硫酸钾中的一种或两种；原料加入总量为磷石膏质量的0.2％～5％。
更进一步的技术方案是所述步骤1)为向磷石膏中加入98％浓硫酸后，搅拌10～12min后，再加入硫酸钠、氯化钙、硫酸钾中的一种或两种，搅拌10～15min。确保磷石膏与助剂反应完全。
更进一步的技术方案是所述步骤2)中混合物b颗粒大小≤500目。颗粒过大易结块，导致纸面石膏板质量不稳定。
反应原理：
H2SO4+有机质→C
3Ca2++2PO4 3-→Ca3PO4
Ca2++2F-→CaF2
K++SiF6 2-→KSiF6
Na++SiF6 2-→NaSiF6
通过浓硫酸将磷石膏中的有机质碳化，使用硫酸钠、氯化钙、硫酸钾中的一种或两种将水溶磷、水溶氟进行固化。在进行纸面石膏板生产时，经助剂处理后的磷石膏产物β石膏因为有机质被碳化，水溶磷、水溶氟被固化，其凝结时间大幅缩短。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：提供一种简单易操作的纸面石膏板生产用磷石膏缩短凝结时间的预处理方法，通过浓硫酸将磷石膏中的有机质碳化，使用硫酸钠、氯化钙、硫酸钾中的一种或两种将水溶磷、水溶氟进行固化，使其在生产纸面石膏板时凝结时间大幅缩短。本方法反应条件简单、工艺流程短，便于推广；加入的助剂用量少、成本低。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
取磷石膏100g，于70℃烘干24h后进行粉磨，于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间9′23″，终凝时间15′37″，凝结时间长，不能满足纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。不加入助剂时对磷石膏进行预处理，其凝结时间长。
实施例2
取磷石膏100g，加入浓硫酸0.1g，搅拌10min，再加入硫酸钾0.1g，搅拌10min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤480目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间5′43″，终凝时间8′15″，满足纸面纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。
实施例3
取磷石膏100g，加入浓硫酸2.5g，搅拌11min，再加入硫酸钾2.5g，搅拌12.5min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤450目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间4′21″，终凝时间6′32″，满足纸面纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。
实施例4
取磷石膏100g，加入浓硫酸5g，搅拌12min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤400目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间7′54″，终凝时间12′06″，满足纸面纸面石膏板GB/T9775-2008的要求。
实施例5
取磷石膏100g，加入硫酸钾5g，搅拌15min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤400目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间4′49″，终凝时间6′50″，满足纸面纸面石膏板GB/T9775-2008的要求。
实施例6
取磷石膏100g，加入浓硫酸0.1g，搅拌10min，再加入硫酸钠0.1g，搅拌10min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤480目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间6′18″，终凝时间8′49″，满足纸面纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。
实施例7
取磷石膏100g，加入浓硫酸2.5g，搅拌11min，再加入硫酸钠2.5g，搅拌12.5min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤450目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间5′25″，终凝时间7′33″，满足纸面纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。
实施例8
取磷石膏100g，加入硫酸钠5g，搅拌15min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤400目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间5′42″，终凝时间8′10″，满足纸面纸面石膏板GB/T9775-2008的要求。
实施例9
取磷石膏100g，加入浓硫酸0.1g，搅拌10min，再加入氯化钙0.1g，搅拌10min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤480目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间7′23″，终凝时间11′19″，满足纸面纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。
实施例10
取磷石膏100g，加入浓硫酸2.5g，搅拌11min，再加入氯化钙2.5g，搅拌12.5min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤450目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间6′51″，终凝时间10′18″，满足纸面纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。
实施例11
取磷石膏100g，加入氯化钙5g，搅拌15min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤400目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间7′20″，终凝时间11′01″，满足纸面纸面石膏板GB/T9775-2008的要求。
实施例12
取磷石膏100g，加入浓硫酸0.1g，搅拌10min，再加入硫酸钠0.1g，氯化钙0.1g，搅拌10min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤480目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间7′07″，终凝时间10′34″，满足纸面纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。
实施例13
取磷石膏100g，加入浓硫酸2.5g，搅拌11min，再加入硫酸钠1.0g，氯化钙1.5g，搅拌12.5min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤450目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间6′00″，终凝时间9′18″，满足纸面纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。
实施例14
取磷石膏100g，加入硫酸钠2.5g，氯化钙2.5g，搅拌15min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤400目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间6′24″，终凝时间9′53″，满足纸面纸面石膏板GB/T9775-2008的要求。
实施例15
取磷石膏100g，加入浓硫酸0.1g，搅拌10min，再加入硫酸钾0.1g，氯化钙0.1g，搅拌10min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤480目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间6′24″，终凝时间10′12″，满足纸面纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。
实施例16
取磷石膏100g，加入浓硫酸2.5g，搅拌11min，再加入硫酸钾1.0g，氯化钙1.5g，搅拌12.5min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤450目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间5′19″，终凝时间8′59″，满足纸面纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。
实施例17
取磷石膏100g，加入硫酸钾2.5g，氯化钙2.5g，搅拌15min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤400目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间5′48″，终凝时间9′37″，满足纸面纸面石膏板GB/T9775-2008的要求。
实施例18
取磷石膏100g，加入浓硫酸0.1g，搅拌10min，再加入硫酸钾0.1g，硫酸钠0.1g，搅拌10min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤480目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间5′20″，终凝时间7′58″，满足纸面纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。
实施例19
取磷石膏100g，加入浓硫酸2.5g，搅拌11min，再加入硫酸钾1.0g，硫酸钠1.5g，搅拌12.5min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤450目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间4′58″，终凝时间7′22″，满足纸面纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。
实施例20
取磷石膏100g，加入硫酸钾2.5g，硫酸钠2.5g，搅拌15min，得到混合物a。然后将混合物a在70℃烘干24h后粉磨，粉磨后的混合物b颗粒大小≤400目。再将混合物b于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间5′08″，终凝时间7′44″，满足纸面纸面石膏板GB/T9775-2008的要求。
实施例21
取磷石膏100g，加入浓硫酸0.5g，搅拌10min；再加入氯化钙2g，硫酸钠1g，搅拌20min，于70℃烘干24h，粉磨，并于160℃烘干2h，制备成β石膏，测定初凝时间5′39″，终凝时间8′50″，满足纸面纸面石膏板GB/T 9775-2008的要求。
综合上述实施例，随着加入助剂种类和质量不同，经处理后制得的β石膏凝结时间如下表(表中数据均在标准稠度为70％，在室温下用维卡仪测定得到)：
| 助剂加入情况(100g磷石膏) | 初凝时间 | 终凝时间 |
| 不添加助剂 | 9′23″ | 15′37″ |
| 浓硫酸0.1g，硫酸钾0.1g | 5′43″ | 8′15″ |
| 浓硫酸2.5g，硫酸钾2.5g | 4′21″ | 6′32″ |
| 浓硫酸5g | 7′54″ | 12′06″ |
| 硫酸钾5g | 4′39″ | 6′50″ |
| 浓硫酸0.1g，硫酸钠0.1g | 6′18″ | 8′49″ |
| 浓硫酸2.5g，硫酸钠2.5g | 5′25″ | 7′33″ |
| 硫酸钠5g | 5′42″ | 8′10″ |
| 浓硫酸0.1g，氯化钙0.1g | 7′23″ | 11′19″ |
| 浓硫酸2.5g，氯化钙2.5g | 6′51″ | 10′18″ |
| 氯化钙5g | 7′20″ | 11′01″ |
| 浓硫酸0.1g，硫酸钠0.1g，氯化钙0.1g | 7′07″ | 10′34″ |
| 浓硫酸2.5g，硫酸钠1.0g，氯化钙1.5g | 6′00″ | 9′18″ |
| 硫酸钠2.5g，氯化钙2.5g | 6′24″ | 9′53″ |
| 浓硫酸0.1g，硫酸钾0.1g，氯化钙0.1g | 6′24″ | 10′12″ |
| 浓硫酸2.5g，硫酸钾1.0g，氯化钙1.5g | 5′19″ | 8′59″ |
| 硫酸钾2.5g，氯化钙2.5g | 5′48″ | 9′37″ |
| 浓硫酸0.1g，硫酸钾0.1g，硫酸钠0.1g | 5′20″ | 7′58″ |
| 浓硫酸2.5g，硫酸钾1.0g，硫酸钠1.5g | 4′58″ | 7′22″ |
| 硫酸钾2.5g，硫酸钠2.5g | 5′08″ | 7′44″ |
| 浓硫酸0.5g，硫酸钠1g，氯化钙2g | 5′39″ | 8′50″ |
由上表可知，助剂的加入大大缩短了石膏在生产纸面石膏板时的凝结时间，浓硫酸的加入可有效将磷石膏中的有机质进行碳化，经过碳化后的磷石膏与硫酸钠、氯化钙、硫酸钾中的一种或两种进行反应，即可将水溶磷、水溶氟进行固化，使其在进行纸面石膏板的加工时凝结时间大幅缩短。该方法反应条件简单、工艺流程短，便于推广；加入的助剂用量少、成本低。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开范围之内。更具体地说，在本申请公开、权利要求的范围内，可以对组成部件或布局进行多种变形和改进。除了对组成部件或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (4)
1.一种纸面石膏板生产用磷石膏缩短凝结时间的预处理方法，其特征在于包括以下步骤：
1)向磷石膏中加入助剂，搅拌均匀，得到混合物a；
2)将混合物a在70℃烘干，烘干时间24h，烘干后进行粉磨，得到混合物b；
3)将混合物b在160℃下烘干2h，制得用于纸面石膏板生产的β石膏。
2.根据权利要求1所述的纸面石膏板生产用磷石膏缩短凝结时间的预处理方法，其特征在于：所述助剂由两种原料构成，其中一种为98％浓硫酸，另一种是硫酸钠、氯化钙、硫酸钾中的一种或两种；原料加入总量为磷石膏质量的0.2％～5％。
3.根据权利要求2所述的纸面石膏板生产用磷石膏缩短凝结时间的预处理方法，其特征在于：所述步骤1)为向磷石膏中加入98％浓硫酸后，搅拌10～12min后，再加入硫酸钠、氯化钙、硫酸钾中的一种或两种，搅拌10～15min。
4.根据权利要求1～3任一项所述的纸面石膏板生产用磷石膏缩短凝结时间的预处理方法，其特征在于：所述步骤2)中混合物b颗粒大小≤500目。
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