CN118026561A - 一种高强度石膏及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石膏制备技术领域,具体是涉及一种高强度石膏及其制备方法。该方法旨在通过简单的工序,对石膏原料进行优化,保障了最后成品的质量和产率。通过本发明所提供的一种高强度石膏的制备方法所制备的高强度石膏具有强度高、韧性强、不易磨损等优点。

Description

一种高强度石膏及其制备方法
技术领域
本发明涉及石膏制备技术领域,具体是涉及一种高强度石膏及其制备方法。
背景技术
高强度石膏,它是由天然二水石膏在特定的压力条件下加热脱除大部分结晶水生成的半水石膏。这种石膏的含水量较低、密实度较高,因此具有较高的强度。高强度石膏可以广泛应用于建筑、工艺品、雕塑、工业模具、医疗等领域。在建筑领域,高强度石膏可以用于制造石膏板、装饰制品、墙面涂料、胶结剂等。在工业模具领域,高强度石膏可以用作陶瓷、金属、橡胶、塑料等制品的模具。在医疗领域,高强度石膏主要用于骨科,如骨折固定等。因此,高强度石膏的市场需求量是很大的。
目前用于生产高强度石膏的石膏原料的质量参差不齐。而高强度石膏生产方法主要有蒸压法和水热法。其中蒸压法虽然工艺条件较为成熟,但对原料品位要求高,产品质量不稳定且等级偏低。水热法虽然工艺条件温和、生产能耗低,但相关技术并不成熟,目前仍局限于实验室研究,无工业化生产线。
发明内容
针对上述现有的技术问题,本发明旨在发明一种工序简单,成本低,不受原材料初始质量影响最终产品质量稳定性的抗压强度高的高强度石膏及其制备方法。
本发明公开了一种高强度石膏的制备方法,具体包括以下步骤:
S1石膏晶体制备:将石膏原料进行破碎、磨粉处理后,加入氯化钙溶液、硫酸溶液和去离子水搅拌均匀,加压加热反应,抽滤洗涤干燥得到石膏晶体;
S2高强度石膏制备:将S1步骤中制得的石膏晶体和增强剂混合,加去离子水搅拌均匀,压实制成球状,然后放入高压釜中蒸压,得到高强度石膏料,干燥,制得高强度石膏。
优选地,在S1石膏晶体制备步骤中,氯化钙溶液的质量分数为6~10%。
优选地,在S1石膏晶体制备步骤中,硫酸溶液的质量分数为0.2~0.6%。
优选地,在S1石膏晶体制备步骤中,石膏原料与去离子水的质量比为1:(15~20)。
优选地,在S1石膏晶体制备步骤中,反应所需压力为101~105kPa。
优选地,在S1石膏晶体制备步骤中,反应所需温度为105~115℃。
优选地,在S1石膏晶体制备步骤中,反应所需转速为250~500rpm。
优选地,在S2高强度石膏制备步骤中,蒸压的压力为2~3atm。
优选地,在S2高强度石膏制备步骤中,石膏晶体与增强剂的质量比为7:(1.5~3)。
一种高强度石膏,通过上述的任一一种高强度石膏的制备方法制得的高强度石膏。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明所提供的一种高强度石膏的制备方法,其在制作过程中,通过简单的工序,保障了石膏原料的质量,从而在后续进行蒸压等步骤中降低了生产的条件,提高了生产效率和产品的质量稳定性,解决了由原材料质量不稳定引起的后续生产过程中的问题,在量产的同时还能保质量降耗能提产率。通过本发明所提供的一种高强度石膏的制备方法所制备的高强度石膏具有强度高、韧性强、不易磨损等优点。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明,并不局限于所述最佳实施方式,不对本发明的内容和保护范围构成限制,任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品,均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者,按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
一种高强度石膏的制备方法,包括以下步骤:
S1石膏晶体制备:取质量为1kg的石膏原料进行破碎、磨粉处理后,加入质量分数为6%的氯化钙溶液、质量分数为0.2%的硫酸溶液和15L去离子水搅拌均匀,混合溶液的pH值为3~4。随后加压加热进行反应,反应的压力为101~105kPa,反应的温度为105℃,反应转速为250rpm,反应时间为2h。待反应结束后,将温度降到20~35℃之间,待结晶完全后进行减压抽滤,少量去离子水洗涤3~5次后,收集滤饼,放到烘干箱进行干燥,干燥的温度为50~60℃,干燥时间为12h,待干燥完全后得到石膏晶体。
S2高强度石膏制备:将S1步骤中制得的石膏晶体和增强剂按比例为7:2混合,随后加入离子水搅拌均匀,将搅拌均匀后的混合物加入到机械压制机中压实制成球状,随后将压实成球状的混合物放入高压釜中进行蒸压,蒸压过程中的压力2atm,温度为130℃,蒸压时间为2h。待蒸压结束后,将得到的高强度石膏料进行干燥,制得高强度石膏。
实验结果:抗压强度为38.5MPa;产品收率为95.2%。
实施例2
一种高强度石膏的制备方法,包括以下步骤:
S1石膏晶体制备:取质量为1kg的石膏原料进行破碎、磨粉处理后,加入质量分数为7%的氯化钙溶液、质量分数为0.3%的硫酸溶液和16L去离子水搅拌均匀,混合溶液的pH值为3~4。随后加压加热进行反应,反应的压力为101~105kPa,反应的温度为107℃,反应转速为300rpm,反应时间为2h。待反应结束后,将温度降到20~35℃之间,待结晶完全后进行减压抽滤,少量去离子水洗涤3~5次后,收集滤饼,放到烘干箱进行干燥,干燥的温度为50~60℃,干燥时间为12h,待干燥完全后得到石膏晶体。
S2高强度石膏制备步骤与实施例1的工艺条件相同。
实验结果:抗压强度为39.4MPa;产品收率为95.5%。
实施例3
一一种高强度石膏的制备方法,包括以下步骤:
S1石膏晶体制备:取质量为1kg的石膏原料进行破碎、磨粉处理后,加入质量分数为8%的氯化钙溶液、质量分数为0.4%的硫酸溶液和17L去离子水搅拌均匀,混合溶液的pH值为3~4。随后加压加热进行反应,反应的压力为101~105kPa,反应的温度为109℃,反应转速为350rpm,反应时间为2h。待反应结束后,将温度降到20~35℃之间,待结晶完全后进行减压抽滤,少量去离子水洗涤3~5次后,收集滤饼,放到烘干箱进行干燥,干燥的温度为50~60℃,干燥时间为12h,待干燥完全后得到石膏晶体。
S2高强度石膏制备步骤与实施例1的工艺条件相同。
实验结果:抗压强度为40.5MPa;产品收率为95.3%。
实施例4
一种高强度石膏的制备方法,包括以下步骤:
S1石膏晶体制备:取质量为1kg的石膏原料进行破碎、磨粉处理后,加入质量分数为9%的氯化钙溶液、质量分数为0.5%的硫酸溶液和18L去离子水搅拌均匀,混合溶液的pH值为3~4。随后加压加热进行反应,反应的压力为101~105kPa,反应的温度为111℃,反应转速为400rpm,反应时间为2h。待反应结束后,将温度降到20~35℃之间,待结晶完全后进行减压抽滤,少量去离子水洗涤3~5次后,收集滤饼,放到烘干箱进行干燥,干燥的温度为50~60℃,干燥时间为12h,待干燥完全后得到石膏晶体。
S2高强度石膏制备步骤与实施例1的工艺条件相同。
实验结果:抗压强度为42.1MPa;产品收率为96.3%。
实施例5
一种高强度石膏的制备方法,包括以下步骤:
S1石膏晶体制备:取质量为1kg的石膏原料进行破碎、磨粉处理后,加入质量分数为10%的氯化钙溶液、质量分数为0.6%的硫酸溶液和20L去离子水搅拌均匀,混合溶液的pH值为3~4。随后加压加热进行反应,反应的压力为101~105kPa,反应的温度为115℃,反应转速为500rpm,反应时间为2h。待反应结束后,将温度降到20~35℃之间,待结晶完全后进行减压抽滤,少量去离子水洗涤3~5次后,收集滤饼,放到烘干箱进行干燥,干燥的温度为50~60℃,干燥时间为12h,待干燥完全后得到石膏晶体。
S2高强度石膏制备步骤与实施例1的工艺条件相同。
实验结果:抗压强度为37.6MPa;产品收率为94.9%。
实施例6
一种高强度石膏的制备方法,包括以下步骤:
S1石膏晶体制备步骤与实施例4的工艺条件相同。
S2高强度石膏制备:将S1步骤中制得的石膏晶体和增强剂按比例为7:1.5混合,随后加入离子水搅拌均匀,将搅拌均匀后的混合物加入到机械压制机中压实制成球状,随后将压实成球状的混合物放入高压釜中进行蒸压,蒸压过程中的压力2atm,温度为130℃,蒸压时间为2h。待蒸压结束后,将得到的高强度石膏料进行干燥,制得高强度石膏。
实验结果:抗压强度为40.2MPa;产品收率为95.4%。
实施例7
一种高强度石膏的制备方法,包括以下步骤:
S1石膏晶体制备步骤与实施例4的工艺条件相同。
S2高强度石膏制备:将S1步骤中制得的石膏晶体和增强剂按比例为7:1.7混合,随后加入离子水搅拌均匀,将搅拌均匀后的混合物加入到机械压制机中压实制成球状,随后将压实成球状的混合物放入高压釜中进行蒸压,蒸压过程中的压力2atm,温度为130℃,蒸压时间为2h。待蒸压结束后,将得到的高强度石膏料进行干燥,制得高强度石膏。
实验结果:抗压强度为40.6MPa;产品收率为95.3%。
实施例8
一种高强度石膏的制备方法,包括以下步骤:
S1石膏晶体制备步骤与实施例4的工艺条件相同。
S2高强度石膏制备:将S1步骤中制得的石膏晶体和增强剂按比例为7:2.3混合,随后加入离子水搅拌均匀,将搅拌均匀后的混合物加入到机械压制机中压实制成球状,随后将压实成球状的混合物放入高压釜中进行蒸压,蒸压过程中的压力2atm,温度为130℃,蒸压时间为2h。待蒸压结束后,将得到的高强度石膏料进行干燥,制得高强度石膏。
实验结果:抗压强度为40.6MPa;产品收率为94.9%。
实施例9
一种高强度石膏的制备方法,包括以下步骤:
S1石膏晶体制备步骤与实施例4的工艺条件相同。
S2高强度石膏制备:将S1步骤中制得的石膏晶体和增强剂按比例为7:2.5混合,随后加入离子水搅拌均匀,将搅拌均匀后的混合物加入到机械压制机中压实制成球状,随后将压实成球状的混合物放入高压釜中进行蒸压,蒸压过程中的压力2atm,温度为130℃,蒸压时间为2h。待蒸压结束后,将得到的高强度石膏料进行干燥,制得高强度石膏。
实验结果:抗压强度为40.3MPa;产品收率为94.8%。
实施例10
一种高强度石膏的制备方法,包括以下步骤:
S1石膏晶体制备步骤与实施例4的工艺条件相同。
S2高强度石膏制备:将S1步骤中制得的石膏晶体和增强剂按比例为7:2.7混合,随后加入离子水搅拌均匀,将搅拌均匀后的混合物加入到机械压制机中压实制成球状,随后将压实成球状的混合物放入高压釜中进行蒸压,蒸压过程中的压力2atm,温度为130℃,蒸压时间为2h。待蒸压结束后,将得到的高强度石膏料进行干燥,制得高强度石膏。
实验结果:抗压强度为40.6MPa;产品收率为94.9%。
实施例11
一种高强度石膏的制备方法,包括以下步骤:
S1石膏晶体制备步骤与实施例4的工艺条件相同。
S2高强度石膏制备:将S1步骤中制得的石膏晶体和增强剂按比例为7:3混合,随后加入离子水搅拌均匀,将搅拌均匀后的混合物加入到机械压制机中压实制成球状,随后将压实成球状的混合物放入高压釜中进行蒸压,蒸压过程中的压力2atm,温度为130℃,蒸压时间为2h。待蒸压结束后,将得到的高强度石膏料进行干燥,制得高强度石膏。
实验结果:抗压强度为40.6MPa;产品收率为94.9%。
由实施例1~11的实验结果可以看出:本发明提供的一种高强度石膏的制备方法所制备出的高强度石膏抗压强度优越且产品收率高。而且此方法的工艺过程简单易操作,绿色环保无污染,生产出来的产品稳定性强、韧性强不易磨损。
由实施例1~11的实验结果可以看出:本发明提供的一种高强度石膏的制备方法的最优工艺生产条件为实施例4中所用条件。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种高强度石膏的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1石膏晶体制备:将石膏原料进行破碎、磨粉处理后,加入氯化钙溶液、硫酸溶液和去离子水搅拌均匀,加压加热反应,抽滤洗涤干燥得到石膏晶体;
S2高强度石膏制备:将S1步骤中制得的石膏晶体和增强剂混合,加入去离子水搅拌均匀,压实,放入高压釜中蒸压,得到高强度石膏料,干燥,制得高强度石膏。
2.根据权利要求1所述的一种高强度石膏的制备方法,其特征在于,在S1石膏晶体制备步骤中,氯化钙溶液的质量分数为6~10%。
3.根据权利要求1所述的一种高强度石膏的制备方法,其特征在于,在S1石膏晶体制备步骤中,硫酸溶液的质量分数为0.2~0.6%。
4.根据权利要求1所述的一种高强度石膏的制备方法,其特征在于,在S1石膏晶体制备步骤中,石膏原料与去离子水的质量比为1:(15~20)。
5.根据权利要求1所述的一种高强度石膏的制备方法,其特征在于,在S1石膏晶体制备步骤中,反应所需压力为101~105kPa。
6.根据权利要求1所述的一种高强度石膏的制备方法,其特征在于,在S1石膏晶体制备步骤中,反应所需温度为105~115℃。
7.根据权利要求1所述的一种高强度石膏的制备方法,其特征在于,在S1石膏晶体制备步骤中,反应所需转速为250~500rpm。
8.根据权利要求1所述的一种高强度石膏的制备方法,其特征在于,在S2高强度石膏制备步骤中,蒸压的压力为2~3atm。
9.根据权利要求1所述的一种高强度石膏的制备方法,其特征在于,在S2高强度石膏制备步骤中,石膏晶体与增强剂的质量比为7:(1.5~3)。
10.根据权利要求1~9任一所述的一种高强度石膏的制备方法制备的高强度石膏。
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