CN111606590B - 一种控制磷石膏晶形的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种控制磷石膏晶形的方法及其应用。所述方法包括：将半水磷石膏粉与硫酸盐和水混合，得到水化体系，然后使所述水化体系进行水化反应，得到具有柱状晶形的磷石膏。所述方法能够应用于磷石膏建材的生产过程中，控制磷石膏晶形。本申请的方法能够控制磷石膏在水化过程中生长为具有柱状晶形的磷石膏晶体，该晶形的磷石膏晶体中具有较多的有效交叉和多点搭接，使得改良了磷石膏硬化体系的机械强度。
Description
技术领域
本申请涉及无机建筑材料领域，尤指一种控制磷石膏晶形的方法及其应用。
背景技术
磷石膏是磷化工的副产物，其主要成分是二水硫酸钙(即二水磷石膏)。采用磷石膏生产石膏板或其它石膏建材时首先要将二水磷石膏煅烧为半水磷石膏，以半水磷石膏作为生产石膏板或其它石膏建材的原料，然后使半水磷石膏进行水化反应，即溶解-结晶的过程重新生成二水磷石膏而得到硬化体。磷石膏最为常见和典型的两种晶形是板状(例如，斜方六面板状)和柱状(例如，棱柱状)结晶。研究表明，磷石膏硬化体的强度在很大程度上受硬化体的晶形和晶体间接触面积的影响。通常针状晶体能产生有效的交叉搭接从而提高石膏的抗折强度，紧密搭接的短柱状晶体能提高石膏的抗压强度，而板状、片状和层状的晶体由于结构松散，对硬化体强度不利；而且，结晶越细小，晶体之间的相互搭接就越密实、接触点越多，硬化体的强度就越高。然而，半水磷石膏在自然条件下通过水化反应结晶得到的晶体形貌大多为板片状，不利于石膏板或其它石膏建材的强度提高。
因此，亟需开发一种控制磷石膏晶形的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种控制磷石膏晶形的方法，通过该方法能够使半水磷石膏在水化反应中结晶形成更多的柱状晶形的磷石膏。
具体地，本申请提供了一种控制磷石膏晶形的方法，所述方法包括：将半水磷石膏粉与硫酸盐和水混合，得到水化体系，然后使所述水化体系进行水化反应，得到具有柱状晶形的磷石膏。
在本申请的实施例中，在所述水化体系中，来自于所述半水磷石膏粉的硫酸根离子与来自于所述硫酸盐的硫酸根离子的质量之比可以为128-428:1。
在本申请的实施例中，在所述水化体系中，来自于所述半水磷石膏粉的硫酸根离子与来自于所述硫酸盐的硫酸根离子的质量之比可以为255-428:1。
在本申请的实施例中，所述硫酸盐可以选自硫酸钾、硫酸钠、硫酸铵、硫酸锌和硫酸铜中的任意一种或多种。
在本申请的实施例中，所述硫酸盐可以为硫酸钾。
本申请通过向磷石膏水化体系中补充硫酸根离子，提高了水化体系的过饱和度，从而提高了磷石膏晶核成型和生长的驱动力，影响了晶核的形成与长大，进而调整了石膏晶体的径向平衡生长，获得了具有柱状晶形的磷石膏晶体，该晶形的磷石膏晶体中具有较多的有效交叉和多点搭接，使得改良了磷石膏硬化体系的机械强度。
本申请还提供了如上所述的方法在磷石膏建材的生产过程中的应用。
当磷石膏建材的生产过程包括半水磷石膏的水化过程时，在水化体系中添加适量的硫酸盐可以提高生产出的磷石膏建材的强度。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在本申请中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例1的磷石膏晶体的微观形貌图；
图2为本申请实施例2的磷石膏晶体的微观形貌图；
图3为本申请对比例1的磷石膏晶体的微观形貌图；
图4为本申请实施例3的磷石膏晶体的微观形貌图；
图5为本申请实施例4的磷石膏晶体的微观形貌图；
图6为本申请对比例2的磷石膏晶体的微观形貌图；
图7为本申请对比例3的磷石膏晶体的微观形貌图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
以下实施例和对比例采用的磷石膏的品位为70-90％。
实施例1
将1000g半水磷石膏粉、2.5g硫酸钾和850g水加入搅拌机中，搅拌均匀，倒入试块模具中静置使其进行水化反应，直至石膏完全终凝，得到磷石膏试块，试块脱模后于45℃温度下干燥48小时。
在本实施例的水化体系中，以磷石膏的品位为70-90％计，来自于半水磷石膏粉的硫酸根离子的质量约为460-590g，来自于硫酸钾的硫酸根离子的质量约为1.38，二者的质量比约为333-428:1。
通过扫描电子显微镜观察试块的形貌，如图1所示，并依据中国国家标准GB/T17669.3-1999测定其抗压、抗折强度，测定结果如表1所示。
实施例2
将1000g半水磷石膏粉，5.0g硫酸钾和850g水加入搅拌机中，搅拌均匀，倒入试块模具中静置使其进行水化反应，直至石膏完全终凝，得到磷石膏试块，试块脱模后于45℃温度下干燥48小时。
在本实施例的水化体系中，以磷石膏的品位为70-90％计，来自于半水磷石膏粉的硫酸根离子的质量约为460-590g，来自于硫酸钾的硫酸根离子的质量约为2.75g，二者的质量比约为167-215:1。
通过扫描电子显微镜观察试块的形貌，如图2所示，并依据中国国家标准GB/T17669.3-1999测定其抗压、抗折强度，测定结果如表1所示。
对比例1
将1000g半水磷石膏粉，7.5g硫酸钾和850g水加入搅拌机中，搅拌均匀，倒入试块模具中静置使其进行水化反应，直至石膏完全终凝，得到磷石膏试块，试块脱模后于45℃温度下干燥48小时。
在本实施例的水化体系中，以磷石膏的品位为70-90％计，来自于半水磷石膏粉的硫酸根离子的质量约为460-590g，来自于硫酸钾的硫酸根离子的质量约为4.13g，二者的质量比约为111-143:1。
通过扫描电子显微镜观察试块的形貌，如图3所示，并依据中国国家标准GB/T17669.3-1999测定其抗压、抗折强度，测定结果如表1所示。
实施例3
将1000g半水磷石膏粉，2.5g硫酸铵和850g水加入搅拌机中，搅拌均匀，倒入试块模具中静置使其进行水化反应，直至石膏完全终凝，得到磷石膏试块，试块脱模后于45℃温度下干燥48小时。
在本实施例的水化体系中，以磷石膏的品位为70-90％计，来自于半水磷石膏粉的硫酸根离子的质量约为460-590g，来自于硫酸铵的硫酸根离子的质量约为1.8g，二者的质量比约为255-328:1。
通过扫描电子显微镜观察试块的形貌，如图4所示，并依据中国国家标准GB/T17669.3-1999测定其抗压、抗折强度，测定结果如表1所示。
实施例4
将1000g半水磷石膏粉，5.0g硫酸铵和850g水加入搅拌机中，搅拌均匀，倒入试块模具中静置使其进行水化反应，直至石膏完全终凝，得到磷石膏试块，试块脱模后于45℃温度下干燥48小时。
在本实施例的水化体系中，以磷石膏的品位为70-90％计，来自于半水磷石膏粉的硫酸根离子的质量约为460-590g，来自于硫酸铵的硫酸根离子的质量约为3.6g，二者的质量比约为128-164:1。
通过扫描电子显微镜观察试块的形貌，如图5所示，并依据中国国家标准GB/T17669.3-1999测定其抗压、抗折强度，测定结果如表1所示。
对比例2
将1000g半水磷石膏粉，7.5g硫酸铵和850g水加入搅拌机中，搅拌均匀，倒入试块模具中静置使其进行水化反应，直至石膏完全终凝，得到磷石膏试块，试块脱模后于45℃温度下干燥48小时。
在本实施例的水化体系中，以磷石膏的品位为70-90％计，来自于半水磷石膏粉的硫酸根离子的质量约为460-590g，来自于硫酸铵的硫酸根离子的质量约为5.4g，二者的质量比约为85-109:1。
通过扫描电子显微镜观察试块的形貌，如图6所示，并依据中国国家标准GB/T17669.3-1999测定其抗压、抗折强度，测定结果如表1所示。
对比例3
将1000g半水磷石膏粉和850g水加入搅拌机中，搅拌均匀，倒入试块模具中静置使其进行水化反应，直至石膏完全终凝，得到磷石膏试块，试块脱模后于45℃温度下干燥48小时。
通过扫描电子显微镜观察试块的形貌，如图7所示，并依据中国国家标准GB/T17669.3-1999测定其抗压、抗折强度，测定结果如表1所示。
表1
从图1-7和表1可以看出，实施例1-4制备的磷石膏的大部分晶体在径向方向上的尺寸大致相同，表现为柱状，对比例3制备的磷石膏的大部分晶体在轴向上很长，但在径向方向上有一维是很薄的，故表现为条状。通过对比实施例1-4与对比例3可以看出，向水化体系中添加适量的硫酸钾和硫酸铵有助于半水磷石膏在水化过程中形成柱状结晶，柱状结晶的形成有助于磷石膏的抗折和抗压强度的提高。通过对比实施例1-2与对比例1、实施例3-4与对比例2可以看出，当水化体系中添加的硫酸钾和硫酸铵过量时，不利于磷石膏形成柱状结晶，会形成短柱状结晶，短柱状结晶的形成则不利于磷石膏的抗折和抗压强度的提高。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (6)
1.一种控制磷石膏晶形的方法，其特征在于，所述方法包括：将半水磷石膏粉与硫酸盐和水混合，得到水化体系，然后使所述水化体系进行水化反应，得到具有柱状晶形的磷石膏；其中，在所述水化体系中，所述硫酸盐为硫酸钾，来自于所述半水磷石膏粉的硫酸根离子与来自于所述硫酸盐的硫酸根离子的质量之比为167-428:1；或
在所述水化体系中，所述硫酸盐为硫酸铵，来自于所述半水磷石膏粉的硫酸根离子与来自于所述硫酸盐的硫酸根离子的质量之比为128-328:1。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述水化体系中，所述硫酸盐为硫酸钾，来自于所述半水磷石膏粉的硫酸根离子与来自于所述硫酸盐的硫酸根离子的质量之比为333-428:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述水化体系中，所述硫酸盐为硫酸钾，来自于所述半水磷石膏粉的硫酸根离子与来自于所述硫酸盐的硫酸根离子的质量之比为167-215:1。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述水化体系中，所述硫酸盐为硫酸铵，来自于所述半水磷石膏粉的硫酸根离子与来自于所述硫酸盐的硫酸根离子的质量之比为255-328:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述水化体系中，所述硫酸盐为硫酸铵，来自于所述半水磷石膏粉的硫酸根离子与来自于所述硫酸盐的硫酸根离子的质量之比为128-164:1。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法在磷石膏建材的生产过程中的应用。
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