CN110818304B

CN110818304B - 一种制备α半水石膏的方法

Info

Publication number: CN110818304B
Application number: CN201911315645.3A
Authority: CN
Inventors: 陈甜甜; 陈靓; 唐永波; 朱旭; 江涛; 王威立
Original assignee: Jiangsu Efful Science And Technology Co ltd
Current assignee: Yifu Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2039-12-19
Also published as: WO2021120705A1; CN110818304A

Abstract

本发明提供一种制备α半水石膏的方法，所述方法利用柠檬酸作转晶剂制备二水石膏，再将二水石膏在α半水石膏晶种的激发作用下转晶制得α半水石膏，不仅缓解了盐石膏的环境污染问题，而且以柠檬酸作转晶剂，降低成核速率从而使晶体长大，同时柠檬酸为食品添加剂，对人体毒害小；其中，在二水石膏激发转晶的过程中加入α半水石膏晶种能够提高制得的α半水石膏的粒度和强度，通过绿色、环保的方法得到符合JC/T 2038‑2010标准规定的α50级别的α半水石膏。

Description

一种制备α半水石膏的方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种制备α半水石膏的方法。

背景技术

我国具有丰富的盐石膏资源，每年产量近1000万吨，盐石膏是制盐工业或盐场海水浓缩产生的副产品，每生产100万吨真空盐就会产生盐石膏废渣2万吨左右。盐石膏主要由氯化钠和硫酸钙组成，在制盐过程中，分离出来的盐石膏以废渣形式排放，盐石膏的大量排放不但占用大量土地，污染环境，而且给制盐企业带来很大负担，成为困扰制盐业发展的一大难题。

2018年李志新等人提到盐石膏分为海盐盐石膏和井盐盐石膏(参见“硅酸盐水泥提高盐石膏性能及其机理”，李志新等，硅酸盐通报，第37卷第9期)，海盐盐石膏主要以二水硫酸钙为主，目前研究较多，主要集中到生产建筑石膏及其制品方面。井盐盐石膏(简称盐石膏)主要以无水硫酸钙为主，活性较低，颗粒较小，一般在4μm～6μm之间，这使得盐石膏的凝结极慢且硬化体强度极低。同时较大的比表面积会导致盐石膏夹杂其他杂质，对后续利用产生不利影响。

2012年周秀云等人提出可经过蒸发母液分离后得到的盐石膏(参见“盐石膏制备硫酸钙晶须工艺研究”，周秀云等，盐业与化工，第41卷第7期)，但该方法制得的盐石膏含盐量一般为6％～8％，若直接作为水泥添加剂，不仅会使水泥的强度降低，而且一旦运用于建筑施工会对钢筋造成严重腐蚀，威胁建筑安全。

因此为了有效利用盐石膏，实现副产石膏的资源化利用，众多研究者对盐石膏的改性进行研究。

CN101475328A公开了一种石膏转晶激发剂及在盐石膏生产建筑石膏中的应用，该方法通过加入硫酸钾，柠檬酸钠，硫酸钠和碳酸钠混合组成的转晶剂，其用量为水及含水盐石膏质量总和的0.1％～2％，在搅拌下激发转晶30～60小时，才能使无水石膏颗粒由原来的4～6μm增大至20μm～50μm。该发明所述方法涉及的转晶剂种类多并含有多种对人类健康不利的无机盐，同时用量大，转晶时间长，增大工艺生产的成本，并且颗粒增大效果一般，不利于后续产品的开发利用。

CN110156358A公开了一种盐石膏转晶激发剂、制备方法和应用，通过在酸解淀粉上接枝马来酸酐三乙醇胺酯来合成石膏转晶剂，并在140℃下进行高强石膏的制备，保温时间长达8小时。该发明所述方法中用的石膏转晶剂需要合成，步骤繁琐且成本较高；在制备高强石膏时温度高，保温时间长，能耗大。

因此，需要开发一种绿色环保，成本低，能使盐石膏快速转化成二水石膏并制备高强石膏的方法。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种制备α半水石膏的方法，该方法通过添加柠檬酸作为转晶剂，降低了成核速率，能够使水化后的二水石膏粒径增大至42～78μm，且在继续利用该二水石膏制备α半水石膏的过程中加入α半水石膏作晶种，能够制得符合JC/T2038-2010标准规定的α50级别的α半水石膏，不仅解决了盐石膏污染环境的问题，而且能够获得高强度的高强石膏，具有较高的工业应用价值。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种制备α半水石膏的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将盐石膏、柠檬酸、二水石膏晶种与水混合，进行水化反应；所述水化反应后的浆料经固液分离得到二水石膏；

(2)所述二水石膏与部分水混合，得到混合液A；将α半水石膏晶种与剩余的水混合，得到混合液B；

(3)将所述混合液A和混合液B混合，加入转晶剂，进行激发转晶后经固液分离、干燥和粉磨，得到α半水石膏。

本发明提供的制备α半水石膏的方法采用柠檬酸作转晶剂来将盐石膏转化为二水石膏，其中，柠檬酸能够延缓水化速率即降低二水石膏的成核速率，同时柠檬酸对晶体的生长速度没有明显抑制作用，当生长速度大于成核速度时，晶体就会长大，且柠檬酸作为食品添加剂，对人体的毒害作用小，是一种绿色、环保的转晶剂，采用柠檬酸未引入钠离子，可有效防止石膏应用后结霜出现霉化现象，且水化反应所需的时间较现有技术短，同时水化率高；

本发明在将二水石膏转晶为α半水石膏的过程中加入α半水石膏作为晶种，能够促进二水石膏的转晶过程，得到粒度和强度更高的α半水石膏，即工业上常说的高强石膏，本发明提供的方法制得α半水石膏可符合JC/T2038-2010标准规定的α50级别，具有良好的工业应用价值。

本发明对粉磨的操作方式没有限制，可采用本领域技术人员熟知的任何可用于粉磨的方式，例如可以是行星磨，球磨或振动磨。

优选地，步骤(1)中所述盐石膏包括粉料盐石膏和/或原卤盐石膏浆料。

优选地，所述粉料盐石膏为附着水含量为15～25wt％的盐石膏，附着水含量例如可以是15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％或25wt％。

优选地，所述原卤盐石膏浆料的硫酸钙含量为30～35wt％，例如可以是30wt％、30.5wt％、31wt％、31.5wt％、32wt％、32.5wt％、33wt％、33.5wt％、34wt％、34.5wt％或35wt％。

优选地，所述原卤盐石膏浆料的液体为含氯化钠的卤水。

优选地，所述氯化钠在卤水中的含量为25～35wt％，例如可以是25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％。

优选地，步骤(1)中所述柠檬酸的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的0.008～0.015wt％，例如可以是0.008w％、0.0082wt％、0.0084wt％、0.0086wt％、0.0088wt％、0.009wt％、0.01wt％、0.012w％、0.013wt％、0.014wt％或0.015wt％，优选为0.009～0.012wt％。

本发明将柠檬酸的质量控制在盐石膏中硫酸钙的质量的0.008～0.015wt％，柠檬酸的用量小，对晶体的生长速度没有明显抑制作用，同时能够降低二水石膏的成核速率，使生长速度大于成核速度时，促进晶体生长，从而制得粒度较大的二水石膏。

优选地，所述二水石膏晶种的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的18～25wt％，例如可以是18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％或25wt％，优选为19～23wt％。

本发明将二水石膏晶种的质量控制为盐石膏中硫酸钙的质量的18～25wt％，使其能够更好地促进盐石膏的转晶作用，且能够有效防止晶种过多时晶体无法长大的现象。

本发明中二水石膏晶种的比表面积不大于160m²·kg^-1。

本发明中的二水石膏晶种可以是连云港金石阳光盐石膏或本发明制得的二水石膏。

优选为，所述水的质量与盐石膏、柠檬酸和二水石膏晶种的总质量比为2.2～5:1，例如可以是2.2:1、2.5:1、2.7:1、3:1、3.3:1、3.5:1、3.8:1、4:1、4.2:1、4.5:1、4.8:1或5:1，优选为3～4:1。

优选地，步骤(1)中所述水化反应的温度为0～42℃，例如可以是0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃或42℃，优选为20～35℃。

优选地，所述水化反应在搅拌下进行。

优选地，所述水化反应的搅拌速度为100～250r/min，例如可以是100r/min、120r/min、130r/min、140r/min、150r/min、160r/min、180r/min、190r/min、200r/min、210r/min、220r/min、230r/min或250r/min，优选为120～200r/min。

优选地，所述水化反应的时间为20～30h，例如可以是20h、21h、22h、23h、24h、25h、26h、28h或30h，优选为23～26h。

本发明中水化反应的时间为20～30h，水化反应时间短，且在短时间内水化率高。

优选地，步骤(1)中所述固液分离包括离心分离。

优选地，所述二水石膏的比表面积≤175.2m²·kg^-1，例如可以是175.2m²·kg^-1、175m²·kg^-1、172m²·kg^-1、170m²·kg^-1、168m²·kg^-1、165m²·kg^-1、160m²·kg^-1、150m²·kg^-1或140m²·kg^-1，优选二水石膏的比表面积≤160m²·kg^-1。

一方面，本发明步骤(1)制得的二水石膏的比表面积≤175.2m²·kg^-1，粒度大，另一方面，本发明采用步骤(1)制得的大粒度二水石膏可制得符合JC/T2038-2010标准规定的α50级别的α半水石膏。

优选地，步骤(2)中所述混合液A中的部分水的质量与二水石膏的质量比为1.5～2.5:1，例如可以是1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1、2.0:1、2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1或2.5:1，优选为1.7～2.3:1。

优选地，将所述混合液A加热。

本发明提前将混合液A加热后再与混合液B混合，保障α半水石膏晶种的环境温度，能够更好地制备α半水石膏。

优选地，将所述混合液A加热至90～99℃，例如可以是90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃或99℃，优选加热至95～99℃。

优选地，步骤(2)中所述α半水石膏晶种的温度为90～97℃，例如可以是90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃或97℃，优选为93～95℃。

本发明优选将α半水石膏晶种烘至90～97℃后再与剩余的水混合，确保α半水石膏晶种在溶液环境中的温度，使α半水石膏晶种能够更好地促进二水石膏的转晶作用。

本发明中的α半水石膏晶种优选本发明制得的α半水石膏晶种，可大大降低实际生产成本。

优选地，所述α半水石膏晶种为粉磨后的α半水石膏晶种。

优选地，所述α半水石膏晶种的中位径为35～40μm，例如可以是35μm、36μm、37μm、38μm、39μm或40μm。

优选地，所述α半水石膏晶种的比表面积为130～140m²·kg^-1，例如可以是130m²·kg^-1、131m²·kg^-1、132m²·kg^-1、133m²·kg^-1、134m²·kg^-1、135m²·kg^-1、136m²·kg^-1、137m²·kg^-1、138m²·kg^-1、139m²·kg^-1或140m²·kg^-1。

优选地，所述α半水石膏晶种的质量与二水石膏的质量比为0.30～0.40:1，例如可以是0.30:1、0.31:1、0.32:1、0.33:1、0.34:1、0.35:1、0.36:1、0.37:1、0.38:1、0.39:1或0.40:1，优选为0.32～0.35:1。

本发明将α半水石膏晶种的质量与二水石膏的质量比控制为0.30～0.40:1，既能够提供合适的晶种数量，促进二水石膏的转晶作用，又不会出现晶体在过多晶种上生长从而无法长大的情况。

优选地，所述剩余的水的温度为85～99℃，例如可以是85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃或99℃，优选为90～99℃。

本发明将剩余的水的温度控制在85～99℃，能够更好地为α半水石膏晶种提供溶液环境，防止α半水石膏在低温下水化成二水石膏。

优选地，所述剩余的水的质量与二水石膏的质量比为0.1～1.5，例如可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5，优选为0.5～1.0。

优选地，步骤(3)中将所述混合液B加入混合液A中。

优选地，所述转晶剂包括丁二酸。

本发明中转晶剂为丁二酸，使最终能够得到力学性能达到JC/T2038-2010《α型高强石膏》α50等级的高强石膏，且本发明中的丁二酸以粉末形式加入，较现有技术采用混合溶液的方式，简化了操作流程。

优选地，所述转晶剂的质量为二水石膏的质量的0.30～0.35％，例如可以是0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％或0.35％，优选为0.32～0.34％。

优选地，步骤(3)中所述激发转晶的温度为120～128℃，例如可以是120℃、121℃、122℃、123℃、124℃、125℃、126℃、127℃或128℃，优选为122～125℃。

本发明中激发转晶的温度为120～128℃，较低温度即可实现二水石膏的转晶，能耗低。

优选地，所述激发转晶的时间为2～3h，例如可以是2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h或3h，优选为2.2～2.8h。

优选地，所述固液分离包括离心分离。

优选地，所述干燥的温度为100～155℃，例如可以是100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃或155℃，优选为130～150℃。

本发明对干燥的操作方式没有限制，可采用本领域技术人员熟知的任何可用于干燥的方式，例如可以是真空干燥或鼓风干燥。

作为本发明优选的技术方案，所述方法包括如下步骤：

(1)将盐石膏、柠檬酸、二水石膏晶种与水混合，在0～42℃，100～250r/min条件下水化反应20～30h；所述水化反应后的浆料经固液分离得到二水石膏，其中，所述柠檬酸的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的0.008～0.015wt％，二水石膏晶种的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的18～25wt％，水的质量与盐石膏、柠檬酸和二水石膏晶种的总质量比为2.2～5:1；

(2)所述二水石膏与部分水混合，得到混合液A，并将混合液A加热至90～99℃，其中，部分水的质量与二水石膏的质量比为1.5～2.5:1；

将烘至90～97℃并经粉磨的α半水石膏晶种与温度为85～99℃的剩余的水混合，得到混合液B，其中，α半水石膏晶种的质量与二水石膏的质量比为0.30～0.40:1，剩余的水的质量与二水石膏的质量比为0.1～1.5；

(3)将所述混合液B加入混合液A中，加入丁二酸，在120～128℃下激发转晶2～3h后经固液分离、干燥和粉磨，得到α半水石膏。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明提供的制备α半水石膏的方法通过加入柠檬酸作转晶剂，不仅缓解了石膏起霜和返碱的问题，而且制得的二水石膏中粒径均≥37.86μm，最高可达90.43μm以上；

(2)本发明提供的制备α半水石膏的方法柠檬酸用量小，为食品添加剂，对人体毒害作用小，是一种绿色、环保的转晶剂；

(3)本发明提供的制备α半水石膏的方法制得的α半水石膏强度高，其中粒径均≥17.6μm，2h抗折性能均≥6.0MPa，干抗压≥50MPa，符合JC/T2038-2010标准规定的α50级别；

(4)本发明提供的制备α半水石膏的方法中二水石膏激发转晶的温度低，节约了能耗。

附图说明

图1是本发明实施例1中粉料盐石膏原料的400倍显微镜图。

图2是本发明实施例1中粉料盐石膏原料的粒度分布图。

图3是本发明实施例1步骤(1)得到的二水石膏的400倍显微镜图。

图4是本发明实施例1步骤(1)得到的二水石膏的粒度分布图。

图5是本发明实施1制得的α半水石膏的400倍显微镜图。

图6是本发明实施1制得的α半水石膏的粒度分布图。

图7是本发明实施例3步骤(1)得到的二水石膏的400倍显微镜图。

图8是本发明实施例3步骤(1)得到的二水石膏的粒度分布图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

一、实施例

实施例1

本实施例提供一种制备α半水石膏的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将105份附着水含量为20wt％的粉料盐石膏、0.0084份柠檬酸、16.8份二水石膏作晶种与水混合，在25℃，160r/min条件下水化反应24h；所述水化反应后的浆料经离心甩干得到二水石膏，其中，水的质量与粉料盐石膏、柠檬酸和二水石膏晶种的总质量比为3:1；

(2)所述二水石膏与部分水混合，得到混合液A，并将混合液A加热至97℃，其中，部分水的质量与二水石膏的质量比为2:1；

将烘至95℃并经粉磨的α半水石膏晶种与温度为99℃的剩余的水混合，得到混合液B，其中，α半水石膏晶种的质量与二水石膏的质量比为0.33:1，剩余的水的质量与二水石膏的质量比为0.8；

(3)将所述混合液B加入混合液A中，加入丁二酸，在125℃下激发转晶2.5h后经离心分离，并在真空干燥箱中150℃下干燥后粉磨，得到α半水石膏。

本实施例中粉料盐石膏的显微镜图如图1所示，从图中可以看出该盐石膏粒径普遍较小，从图2的粒度区间含量分布图和粒度总含量分布图可以看出，粒度分布较均匀，且粉料盐石膏的中粒径为13.19μm。

本实施例步骤(1)制得的二水石膏的显微镜图如图3所示，从图中可以看出该盐石膏粒径较图1中粉料盐石膏的粒径有较大的增加，从图4的粒度区间含量分布图和粒度总含量分布图可以看出，制得的二水石膏的中粒径为38.48μm。

本实施例制得的α半水石膏的显微镜图如图5所示，从图中可以看出α半水石膏粒径较大且形貌较图3中二水石膏的形貌更规整，从图6的粒度区间含量分布图和粒度总含量分布图可以看出，制得的α半水石膏粒径较大，中粒径为22.52μm。

实施例2

(1)将100份附着水含量为20wt％的粉料盐石膏、0.008份柠檬酸、16份连云港金石阳光盐石膏作二水石膏晶种与水混合，在30℃，200r/min条件下水化反应24h；所述水化反应后的浆料经离心甩干得到二水石膏，其中，水的质量与粉料盐石膏、柠檬酸和二水石膏晶种的总质量比为2.2:1；

(2)所述二水石膏与部分水混合，得到混合液A，并将混合液A加热至90℃，其中，部分水的质量与二水石膏的质量比为1.5:1；

将烘至97℃并经粉磨的α半水石膏晶种与温度为97℃的剩余的水混合，得到混合液B，其中，α半水石膏晶种的质量与二水石膏的质量比为0.30:1，剩余的水的质量与二水石膏的质量比为1.5；

(3)将所述混合液B加入混合液A中，加入丁二酸，在128℃下激发转晶3h后经离心分离，并在真空干燥箱中130℃下干燥后粉磨，得到α半水石膏。

实施例3

(1)将100份硫酸钙含量为30wt％的原卤盐石膏浆料、0.003份柠檬酸、6份连云港金石阳光盐石膏作二水石膏晶种与水混合，在20℃，110r/min条件下水化反应20h；所述水化反应后的浆料经离心甩干得到二水石膏，其中，水的质量与原卤盐石膏浆料、柠檬酸和二水石膏晶种的总质量比为2:1；

(2)所述二水石膏与部分水混合，得到混合液A，并将混合液A加热至99℃，其中，部分水的质量与二水石膏的质量比为2.5:1；

将烘至90℃并经粉磨的α半水石膏晶种与温度为85℃的剩余的水混合，得到混合液B，其中，α半水石膏晶种的质量与二水石膏的质量比为0.40:1，剩余的水的质量与二水石膏的质量比为0.1；

(3)将所述混合液B加入混合液A中，加入丁二酸，在120℃下激发转晶2h后经离心分离，并在真空干燥箱中130℃下干燥后粉磨，得到α半水石膏。

本实施例步骤(1)制得的二水石膏的显微镜图如图7所示，从图中可以看出该盐石膏粒径较大，从图8的粒度区间含量分布图和粒度总含量分布图可以看出，制得的二水石膏的中粒径为90.43μm。

实施例4

(1)将105份硫酸钙含量为32wt％的原卤盐石膏浆料、0.0033份柠檬酸、6.72份二水石膏作晶种与水混合，在20℃，150r/min条件下水化反应30h；所述水化反应后的浆料经离心甩干得到二水石膏，其中，水的质量与原卤盐石膏浆料、柠檬酸和二水石膏晶种的总质量比为3:1；

(2)所述二水石膏与部分水混合，得到混合液A，并将混合液A加热至95℃，其中，部分水的质量与二水石膏的质量比为2.2:1；

将烘至95℃并经粉磨的α半水石膏晶种与温度为95℃的剩余的水混合，得到混合液B，其中，α半水石膏晶种的质量与二水石膏的质量比为0.35:1，剩余的水的质量与二水石膏的质量比为0.5；

(3)将所述混合液B加入混合液A中，加入丁二酸，在125℃下激发转晶2.8h后经离心分离，并在真空干燥箱中140℃下干燥后粉磨，得到α半水石膏。

实施例5

(1)将100份附着水含量为15wt％的粉料盐石膏、0.0085份柠檬酸、14.8份二水石膏晶种与水混合，在5℃，100r/min条件下水化反应20h；所述水化反应后的浆料经离心甩干得到二水石膏，其中，水的质量与粉料盐石膏、柠檬酸和二水石膏晶种的总质量比为5:1；

(2)所述二水石膏与部分水混合，得到混合液A，并将混合液A加热至97℃，其中，部分水的质量与二水石膏的质量比为2.1:1；

将烘至97℃并经粉磨的α半水石膏晶种与温度为99℃的剩余的水混合，得到混合液B，其中，α半水石膏晶种的质量与二水石膏的质量比为0.38:1，剩余的水的质量与二水石膏的质量比为1.0；

(3)将所述混合液B加入混合液A中，加入丁二酸，在126℃下激发转晶2.7h后经离心分离，并在真空干燥箱中155℃下干燥后粉磨，得到α半水石膏。

实施例6

本实施例提供一种制备α半水石膏的方法，所述方法除步骤(1)中“0.0084份柠檬酸”替换为“0.0096份柠檬酸”外，其余均与实施例1相同。

实施例7

本实施例提供一种制备α半水石膏的方法，所述方法除步骤(1)中“0.0084份柠檬酸”替换为“0.0088份柠檬酸”外，其余均与实施例1相同。

二、对比例

对比例1

本对比例提供一种制备α半水石膏的方法，所述方法除步骤(1)中“0.0084份柠檬酸”替换为“0.0084份柠檬酸钠”外，其余均与实施例1相同。

对比例2

本对比例提供一种制备α半水石膏的方法，所述方法除步骤(2)中直接将α半水石膏晶种、二水石膏和水混合外，其余均与实施例1相同。

步骤(2)和步骤(3)具体包括：

(2)所述二水石膏、α半水石膏晶种与99℃的水混合，得到混合液，其中，所述α半水石膏晶种烘至95℃并经粉磨，α半水石膏晶种的质量与二水石膏的质量比为0.33:1，水的质量与二水石膏的质量比为2.8；

(3)在上述混合液中加入丁二酸，在125℃下激发转晶2.5h后经离心分离，并在真空干燥箱中150℃下干燥后粉磨，得到α半水石膏。

三、测试及结果

(1)二水石膏的测试方法：取部分制得的二水石膏样品在50℃真空干燥箱干燥至恒重，检按GB/T 17669.2-1999《建筑石膏结晶水含量的测定》测其结晶水的含量，计算相应的水化率，其中水化率为水化成二水石膏的硬石膏占原硬石膏总量的百分含量，并利用激光粒度仪进行粒度分析；

(2)α半水石膏的性能检测方法：按照JC/T 2038-2010标准测定α半水石膏的力学性能指标；并同样利用激光粒度仪对α半水石膏进行粒度分析。

以上实施例和对比例的二水石膏的水化率以及二水石膏和α半水石膏的粒度分析结果如表1所示，α半水石膏的力学性能测试结果如表2所示。

表1

表2

从表1可以看出以下几点：

(1)综合实施例1～7可知，本发明提供的制备α半水石膏的方法通过采用柠檬酸作转晶剂，能够降低成核速率，促进晶体长大，制得的二水石膏中粒径均≥37.86μm，最高可达90.43μm以上，利用所述二水石膏制备的α半水石膏的中粒径≥17.6μm，2h抗折性能均≥6.0MPa，干抗压≥50MPa，符合JC/T2038-2010标准规定的α50级别的α半水石膏；

(2)综合实施例1和对比例1可知，实施例1中采用柠檬酸作转晶剂，较对比例1中采用柠檬酸钠作转晶剂而言，实施例1制得的α半水石膏的2h抗折为6.8MPa，干抗压为54.1MPa，而且实施例1中α半水石膏不易起霜，减少了表面返碱的现象，而对比例1制得的α半水石膏的2h抗折为6.5MPa，干抗压为53.6MPa，不仅性能较实施例1的性能有所降低，而且使用后容易出现起霜和返碱现象，由此说明，本发明通过采用柠檬酸作转晶剂，不仅提高了最终制得的α半水石膏的力学性能，而且有效地缓解了石膏起霜和返碱现象，具有较高的工业应用价值；

(3)综合实施例1和对比例2可知，实施例1通过分别将二水石膏和α半水石膏晶种与水混合后再进行混合，较对比例2直接将二者与水混合而言，实施例1制得的α半水石膏中粒径大，2h抗折和干抗压等力学性能参数均比对比例2的好，符合JC/T 2038-2010标准规定的α50级别的要求，而对比例2得到的α半水石膏2h抗折仅为4.8MPa，干抗压仅为35.2MPa，未达到相应要求，由此说明，本发明通过将二水石膏和α半水石膏晶种与水混合后再进行混合，提高了α半水石膏产品的强度。

综上可知，本发明提供的制备α半水石膏的方法利用柠檬酸作转晶剂制备二水石膏，再将二水石膏在α半水石膏晶种的激发作用下转晶制得α半水石膏，不仅缓解了盐石膏的环境污染问题，而且以柠檬酸作转晶剂，解决了石膏起霜和返碱的问题，同时提高了制得的α半水石膏的强度，其制得的α半水石膏的中粒径均≥17.6μm，2h抗折性能均≥6.0MPa，干抗压≥50MPa，符合JC/T2038-2010标准规定的α50级别。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种制备α半水石膏的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）将盐石膏、柠檬酸、二水石膏晶种与水混合，进行水化反应；所述水化反应后的浆料经固液分离得到二水石膏；

（2）所述二水石膏与部分水混合，得到混合液A；将α半水石膏晶种与剩余的水混合，得到混合液B；

（3）将所述混合液A和混合液B混合，加入转晶剂，进行激发转晶后经固液分离、干燥和粉磨，得到α半水石膏；

步骤（1）中所述柠檬酸的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的0.008~0.015wt%；

所述二水石膏晶种的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的18~25wt%；

步骤（2）中所述混合液A中的部分水的质量与二水石膏的质量比为1.5~2.5:1；

将所述混合液A加热至90~99℃；

所述α半水石膏晶种的质量与二水石膏的质量比为0.30~0.40:1；

所述剩余的水的温度为85~99℃；

所述剩余的水的质量与二水石膏的质量比为0.1~1.5；

步骤（3）中所述转晶剂为丁二酸；

所述转晶剂的质量为二水石膏的质量的0.30~0.35%；

步骤（3）中所述激发转晶的温度为120~128℃；

所述激发转晶的时间为2~3h；

所述α半水石膏粒径均≥17.6μm，2h抗折性能均≥6.0MPa，干抗压≥50MPa；

步骤（1）中所述盐石膏为井盐盐石膏。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述盐石膏包括粉料盐石膏和/或原卤盐石膏浆料。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述粉料盐石膏为附着水含量为15~25wt%的盐石膏。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述原卤盐石膏浆料的硫酸钙含量为30~35wt%。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述原卤盐石膏浆料的液体为含氯化钠的卤水。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述氯化钠在卤水中的含量为25~35wt%。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述柠檬酸的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的0.009~0.012wt%。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述二水石膏晶种的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的19~23wt%。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水的质量与盐石膏、柠檬酸和二水石膏晶种的总质量比为2.2~5:1。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水的质量与盐石膏、柠檬酸和二水石膏晶种的总质量比为3~4:1。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述水化反应的温度为0~42℃。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述水化反应的温度为20~35℃。

13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水化反应在搅拌下进行。

14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水化反应的搅拌速度为100~250r/min。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述水化反应的搅拌速度为120~200r/min。

16.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水化反应的时间为20~30h。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述水化反应的时间为23~26h。

18.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述固液分离包括离心分离。

19.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述二水石膏的比表面积≤175.2m²·kg^-1。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述二水石膏的比表面积≤160m²·kg^-1。

21.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述混合液A中的部分水的质量与二水石膏的质量比为1.7~2.3:1。

22.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述混合液A加热至95~99℃。

23.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述α半水石膏晶种的温度为90~97℃。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述α半水石膏晶种的温度为93~95℃。

25.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述α半水石膏晶种为粉磨后的α半水石膏晶种。

26.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述α半水石膏晶种的中位径为35~40μm。

27.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述α半水石膏晶种的比表面积为130~140 m²·kg^-1。

28.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述α半水石膏晶种的质量与二水石膏的质量比为0.32~0.35:1。

29.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述剩余的水的温度为90~99℃。

30.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述剩余的水的质量与二水石膏的质量比为0.5~1.0。

31.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（3）中将所述混合液B加入混合液A中。

32.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转晶剂的质量为二水石膏的质量的0.32~0.34%。

33.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述激发转晶的温度为122~125℃。

34.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激发转晶的时间为2.2~2.8h。

35.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述固液分离包括离心分离。

36.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述干燥的温度为100~155℃。

37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述干燥的温度为130~150℃。

38.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）将盐石膏、柠檬酸、二水石膏晶种与水混合，在0~42℃，100~250r/min条件下水化反应20~30h；所述水化反应后的浆料经固液分离得到二水石膏，其中，所述柠檬酸的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的0.008~0.015wt%，二水石膏晶种的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的18~25wt%，水的质量与盐石膏、柠檬酸和二水石膏晶种的总质量比为2.2~5:1；

（2）所述二水石膏与部分水混合，得到混合液A，并将混合液A加热至90~99℃，其中，部分水的质量与二水石膏的质量比为1.5~2.5:1；

将烘至90~97℃并经粉磨的α半水石膏晶种与温度为85~99℃的剩余的水混合，得到混合液B，其中，α半水石膏晶种的质量与二水石膏的质量比为0.30~0.40:1，剩余的水的质量与二水石膏的质量比为0.1~1.5；

（3）将所述混合液B加入混合液A中，加入丁二酸，在120~128℃下激发转晶2~3h后经固液分离、干燥和粉磨，得到α半水石膏。