CN113149513B - 一种煅烧建筑石膏用增强转晶助剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煅烧建筑石膏用增强转晶助剂及其制备方法。该增强转晶助剂是将一定比例的各组分按照设定的添加顺序、反应温度和搅拌速度制备得到的。各组分的质量百分比含量如下：硫酸铝：10％～30％；硫酸镁：6％～10％；柠檬酸：0％～20％；氨基酸：0％～20％；谷氨酸钠：0％～20％；硫酸锂：1％～8％；硫酸钾：5％～8％；三乙醇胺：2％～5％；丙三醇：4％～7％；聚醚改性硅油：0.1％～0.5％；自来水：36％～65％。本发明的煅烧建筑石膏用增强转晶助剂以0.1％的质量百分比添加到石膏中，即可提高石膏的细度、强度，微调凝结时间，降低石膏的标准稠度用水量，从而提升石膏的稳定性、均质性和综合性能，保证建筑所用石膏的质量。
Description
技术领域
本发明涉及增强转晶助剂提高石膏综合性能的应用领域，具体为一种煅烧建筑石膏用增强转晶助剂及其制备方法。
背景技术
石膏作为气硬性胶凝材料之一，其优越的微膨胀性能、凝结硬化快和可装饰性好，广泛应用于不同领域，尤其是建筑装饰装修领域。石膏的来源包括工业副产石膏和天然石膏，累积的使用量大概在1.25亿吨，但工业副产石膏的排放量非常大。其中磷石膏的累积堆存量大概在3亿吨，每年排放量约7千万吨，利用率大概是在27.4％；脱硫石膏的排放量大约7550万吨，累积堆存量约1.3亿吨，利用率大概是72％；钛石膏的排放量约1800万吨，目前累积堆存量约8千万吨，当前累计利用量约25％；当然，还包括其它芒硝石膏、盐石膏、柠檬酸石膏、硼石膏、铬石膏等，这些种类的工业副产石膏，一年的排放量约在几百万吨。
不同区域的天然石膏其品质差异也较大，生产不同产品的企业排放的工业副产品石膏化学组成含量有较大的差异。比如脱硫石膏中的有效二水硫酸钙的含量有较大的差别，而且杂质含量也不近相同，这与脱硫所用的石灰石粉和脱硫工艺有直接的关系；磷石膏、柠檬酸石膏等工业副产品也存在同样的问题。石膏作为一种可再生资源，发掘工业“三废”的价值，变废为宝，是从“疏导”的角度解决问题，符合可持续发展观，能够为工业“三废”找到最有价值的归宿。
因此，获得一种价格低廉、生产工艺简单，又能在煅烧过程中提高工业副产品石膏和天然石膏的品质或稳定质量的添加剂，将能极大地提高石膏的利用率和保障石膏基产品的质量，达到保护自然环境，实现人与自然和谐发展。
发明内容
针对上述问题本发明提供了一种煅烧建筑石膏用增强转晶助剂及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
本发明提供一种煅烧建筑石膏用增强转晶助剂，包括以下质量百分比含量的组分：硫酸铝：10％～30％；硫酸镁：6％～10％；柠檬酸：0％～20％；氨基酸：0％～20％；谷氨酸钠：0％～20％；硫酸锂：1％～8％；硫酸钾：5％～8％；三乙醇胺：2％～5％；丙三醇：4％～7％；聚醚改性硅油：0.1％～0.5％；自来水：36％～65％。
本发明还提供一种煅烧建筑石膏用增强转晶助剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，在自来水中边搅拌边依次加入柠檬酸、谷氨酸钠、氨基酸，逐步升温，待全部溶解后再依次加入硫酸铝、硫酸镁；
步骤2，待硫酸铝、硫酸镁全部溶解后，在设定温度下边搅拌边逐步加入硫酸锂、硫酸钾进行反应；
步骤3，降温到所需温度后，边搅拌边逐步加入三乙醇胺、丙三醇进行反应；
步骤4，加入聚醚改性硅油，继续搅拌进行反应，即可得到所述煅烧建筑石膏用增强转晶助剂。
进一步，所述步骤1中搅拌速度为300-500r/min，升温最终控制在60-80℃；所述步骤2中设定温度为60-80℃，搅拌速度为500-600r/min，反应时间为30-50min；所述步骤3中的温度为30-40℃，搅拌速度为800-1000r/min，反应时间为20-30min；所述步骤4中搅拌速度为800-1000r/min，反应时间为5min。
进一步，所述自来水、柠檬酸、谷氨酸钠、氨基酸、硫酸铝、硫酸镁、硫酸锂、硫酸钾、三乙醇胺、丙三醇和聚醚改性硅油的质量百分比为36％～65％：0％～20％：0％～20％：0％～20％：10％～30％：6％～10％：1％～8％：5％～8％：2％～5％：4％～7％：0.1％～0.5％。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
1、本发明煅烧建筑石膏用增强转晶助剂是起双重作用的添加剂，其一是在煅烧过程中起到保证建筑石膏的稳定和品质，其二是煅烧温度又对转晶助剂作用，进一步实现了建筑石膏的性能提高。
2、本发明的煅烧建筑石膏用增强转晶助剂可以在半水石膏加水后结晶形成二水石膏晶体过程中，起到转晶辅助作用，使晶体生长更加完好，提高半水石膏的转化率和品质。
3、本发明的煅烧建筑石膏用增强转晶助剂生产简单，使用有机酸可以有效络合金属离子，在煅烧过程中能促进脱去结晶水的作用，在使用中可以调节二水石膏晶型，起到增强耐水作用。有机醇胺可以起到稳定转晶助剂状态的作用，同时可以提高石膏的强度。碱金属离子可以插入二水石膏晶体层，对晶格有强化作用。聚醚改性硅油起到柔顺、分散、均匀的作用，进一步提高转晶助剂的性能。
4、本发明的煅烧建筑石膏用增强转晶助剂以0.1％的质量百分比添加到石膏，即可提高石膏的细度、强度，微调凝结时间，降低石膏的标准稠度用水量，从而提升石膏的稳定性、均质性和综合性能，保证建筑所用石膏的质量。
具体实施方式
下列实施例中的硫酸铝为工业级，白色晶体或略带浅黄色，含16分子结晶水，易溶于水。硫酸镁为工业级，为无色细小的针状或斜柱状结晶，含7分子结晶水，易溶于水。柠檬酸为工业级，是一种重要的有机酸，又名枸橼酸，无色晶体，含1分子结晶水，易溶于水。氨基酸、谷氨酸钠为食品级，无色晶体，易溶于水。硫酸锂、硫酸钾为工业级，通常状况下为无色或白色结晶、颗粒或粉末，易溶于水。三乙醇胺、丙三醇为工业级，易溶于水。聚醚改性硅油(α-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-(三甲基硅基-氧代)二硅氧烷]-丙基-ω-羟基聚氧乙烯))为工业级，易溶于水。
煅烧建筑石膏专用增强转晶助剂(按各组分所需比例)通过以下方法制备得到：
(1)在自来水中以400r/min的速度边搅拌边加入柠檬酸、谷氨酸钠、氨基酸，逐步升温至70℃，待全部溶解后再加入硫酸铝、硫酸镁；
(2)待硫酸铝、硫酸镁全部溶解后，在70℃下以550r/min的速度边搅拌边逐步加入硫酸锂、硫酸钾反应40min；
(3)待温度降到35℃后，以900r/min的速度边搅拌边逐步加入三乙醇胺和丙三醇反应25min；
(4)加入聚醚改性硅油，以900r/min的速度继续搅拌反应5min，即可得到煅烧建筑石膏用增强转晶助剂。
实施例1
本实施例煅烧建筑石膏专用增强转晶助剂由下述质量百分比的原料组分按上述制备方法制备而成：
硫酸铝：10％；硫酸镁：6％；柠檬酸：10％；氨基酸：10％；硫酸锂：4％；硫酸钾：5.0％；三乙醇胺：2％；丙三醇：7.0％；聚醚改性硅油：0.5％；自来水：45.5％。
实施例2
本实施例煅烧建筑石膏专用增强转晶助剂由下述质量百分比的原料组分按上述制备方法制备而成：
硫酸铝：12％；硫酸镁：8％；氨基酸：15％；谷氨酸钠：5％；硫酸锂：3％；硫酸钾：6％；三乙醇胺：3％；丙三醇：5.8％；聚醚改性硅油：0.2％；自来水：42％。
实施例3
本实施例煅烧建筑石膏专用增强转晶助剂由下述质量百分比的原料组分按上述制备方法制备而成：
硫酸铝：14％；硫酸镁：6％；柠檬酸：10％；谷氨酸钠：10％；硫酸锂：3％；硫酸钾：6％；三乙醇胺：4％；丙三醇：5％；聚醚改性硅油：0.4％；自来水：41.6％。
实施例4
本实施例煅烧建筑石膏专用增强转晶助剂由下述质量百分比的原料组分按上述制备方法制备而成：
硫酸铝：20％；硫酸镁：7％；柠檬酸：5％；氨基酸：5％；谷氨酸钠：10％；硫酸锂：2％；硫酸钾：8％；三乙醇胺：2.7％；丙三醇：4％；聚醚改性硅油：0.3％；自来水：36％。
将实施例1～4制备的煅烧建筑石膏用增强转晶助剂采用雾化装置喷入煅烧炉(回转窑)或干燥装置(两步法煅烧)的石膏物料中，添加量为石膏重量的0.1％；对照组为不加本发明煅烧建筑石膏专用增强转晶助剂添的石膏。然后对实验组和对照组进行性能测试。测试结果如下：
表1性能测试结果(《建筑石膏》GB/T9776--2008)
从上表可以得出，本发明优选实施例2与对照组相比，使用时采用雾化装置将本发明的煅烧建筑石膏用增强转晶助剂以0.1％(质量百分比)喷入煅烧炉(回转窑)或干燥装置(两步法煅烧)的石膏物料中，生产的建筑石膏(原材料为天然石膏、脱硫石膏或其他工业副产品石膏)的细度、强度，微调凝结时间均得到了提高，降低了石膏的标准稠度用水量。从而可以提升石膏的稳定性、均质性和综合性能，保证建筑所用石膏的质量。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种煅烧建筑石膏用增强转晶助剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在自来水中边搅拌边依次加入柠檬酸、谷氨酸钠、氨基酸，然后逐步升温，待全部溶解后再依次加入硫酸铝、硫酸镁；
步骤2，待硫酸铝、硫酸镁全部溶解后，在设定温度下边搅拌边逐步加入硫酸锂、硫酸钾进行反应；
步骤3，降温到所需温度后，边搅拌边逐步加入三乙醇胺、丙三醇进行反应；
步骤4，加入聚醚改性硅油，继续搅拌进行反应，即可得到所述煅烧建筑石膏用增强转晶助剂；
所述煅烧建筑石膏用增强转晶助剂包括以下质量百分比含量的组分：硫酸铝：10%~30%；硫酸镁：6%~10%；柠檬酸：0%~20%；氨基酸：0%~20%；谷氨酸钠：0%~20%；硫酸锂：1%~8%；硫酸钾：5%~8%；三乙醇胺：2%~5%；丙三醇：4%~7%；聚醚改性硅油：0.1%~0.5%；自来水：36%~65%；
所述步骤1中搅拌速度为300-500r/min，升温最终控制在60-80℃。
2.根据权利要求1所述的一种煅烧建筑石膏用增强转晶助剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中设定温度为60-80℃，搅拌速度为500-600r/min，反应时间为30-50min。
3.根据权利要求1所述的一种煅烧建筑石膏用增强转晶助剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的温度为30-40℃，搅拌速度为800-1000r/min，反应时间为20-30min。
4.根据权利要求1所述的一种煅烧建筑石膏用增强转晶助剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4中搅拌速度为800-1000r/min，反应时间为5min。
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