CN1800070A - α型高强石膏及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明针对利用单独的“动态水热法”将化学石膏制备成α型半水高强石膏中存在的工艺复杂，成本高的问题，结合现有的生产α型半水高强石膏二种工艺的特点，公开了一种化学石膏制备的α型高强石膏及其制备方法，它通过首先向化学石膏中加入媒晶体并挤压成形促进高强度短晶体的生长，然后采用蒸压法在一定的工艺条件下得到抗干压强度在25MPa以上的α型半水高强石膏，具有制备方法简单，能耗小，易于实现的优点，既扩大了化学石膏的应用范围，又节约了资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种石膏材料及其制备方法，尤其是一种以化学石膏为原料制备的高强度石膏及其方法，具体地说是一种α型高强石膏及其制备方法。
背景技术
化学石膏，如脱硫石膏、磷石膏、柠檬石膏等是一种常见的工业副产品，因为化学石膏中二水硫酸钙的含量较高，是一种很好的资源，目前国内多用于生产β型的建筑石膏，还没有生产α型高强石膏的报道，国外虽有用于生产α型高强石膏，但都是采用“动态水热法”工艺，投资较大。
目前，α型半水石膏的生产方法，主要有两种生产工艺路线，一种叫“蒸压法”，是将块状的二水石膏在蒸压釜中以饱和水蒸汽或热水环境下脱去一个半分子的结晶水而成半水石膏，出釜后立即干燥并粉磨，该法的工艺简单，热耗较低，但产品质量主要决定原材料的性能，人为不能控制改进，该法主要用于天然石膏块。另一种叫“动态水热法”，是先将石膏磨成粉末状，再加水调成一定浓度的悬浮体，放入带有搅拌装置的高压釜中，进行蒸压脱去一个半分子的结晶水，而成α型半水硫酸钙。该法的最大优点是在硫酸钙脱水、溶解重结晶过程中，加入晶形改良剂(媒晶剂)，控制晶体的生长方向，可以使石膏晶体长成针状、纤维状或棒状或短柱状、粒状。对用于纸张填料的石膏，就要求生产纤维状，但这时的强度非常低，对用于建筑材料的石膏，要求强度越高越好，那就希望晶体成短柱状或粒状。但该法工艺较复杂，生成α型半水石膏的浆体，首先要真空或离心脱去游离水，脱水后的湿料要保温并立即干燥。
发明内容
本发明的目的是针对利用单独的“动态水热法”将化学石膏制备成α型半水高强石膏中存在的工艺复杂，成本高的特点，结合现有的生产α型半水高强石膏二种工艺的特点，提供一种α型高强石膏及其制备方法。
本发明的技术方案是
一种α型高强石膏，其特征是它是由化学石膏、在媒晶剂的作用下而生成的晶形呈短柱状且干抗压强度在25Mpa以上的α型半水石膏。
所述的媒晶剂的重量百分比为0.1～1％。
上述α型高强石膏的制备方法，包括以下步骤：
a、搅拌：将媒晶剂按0.1～1％的比例掺入化学石膏中并加入10～15％水搅拌均匀；
b、压实：将上述搅拌均匀的石膏料通过机械压制成球状或块状，使媒晶剂和石膏晶体均匀紧密接触并吸附在石膏晶体表面；
c、蒸煮：将上述经过机械压制所得的球状或块状二水石膏料放入高压釜中在饱和蒸汽条件下蒸压1～3小时，温度控制在135～160℃之间，使二水石膏料变成半水石膏料；
d、出釜、保温：放掉蒸压釜中的冷凝水然后对蒸压釜进行降压并将上述半水石膏料送入保温仓中，在80～100℃下保温，然后在120～150℃干燥1～2小时；
e、粉碎：或在前述干燥的同时进行粉碎，或将前述经过干燥的半水石膏料送入粉碎设备中制成粉状即得本发明的α型高强石膏。
本发明的媒晶剂可为以下三种配方之一：
a、由琥珀酸镁5～15，硫酸镁80～95％，木钙0～10％复合而成，简称MCM-I型；
b、由醋酸镁5～15，硫酸铁80～95％，烷基苯磺酸钠0～10％复合而成，简称为MCM-II型；
c、由柠檬酸镁5～15，硫酸铝80～95％，12烷基磺酸钠0～10％复合而成，简称MCM-III型。
所述的蒸煮温度与时间的关系为：140℃时蒸煮时间为2.5小时，145℃时蒸煮时间为2小时，150℃时蒸煮时间为1.5小时。
本发明具有以下优点：
1、本发明的α型半水石膏具有强度高、质量好的优点，平均干抗压强度在25MPa以上。
2、为国内化学石膏开辟了新的应用领域，不仅节约了资料，而且可降低α型半水高强石膏的制造成本。
3、本发明的方法结合了现有的二种石膏制备工艺的特点，具有工艺简单、易于操作和控制，大大降低了热耗，是一种节能型环保工艺。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结构附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示。
一种α型高强石膏，它由化学石膏、在媒晶剂的作用下而生成的晶形呈短柱状且干抗压强度在25Mpa以上的α型半水石膏。
上述的石膏的具体生产工艺为：
a、搅拌：将媒晶剂按0.1～1％的比例掺入化学石膏中并加入10～15％水搅拌均匀；
b、压实：将上述搅拌均匀的石膏料通过机械压制成球状或块状，使媒晶剂和石膏晶体均匀紧密接触并吸附在石膏晶体表面；
c、蒸煮：将上述经过机械压制所得的球状或块状二水石膏料放入高压釜中在饱和蒸汽条件下蒸压1～3小时，温度控制在135～160℃之间，以使二水石膏料变成半水石膏料；
d、出釜、保温：放掉蒸压釜中的冷凝水然后对蒸压釜进行降压并将上述半水石膏料送入保温仓中，在80～100℃下保温以便于后续的干燥和粉碎，干燥温度为120～150℃，时间控制在1～2小时；
e、粉碎：或在干燥的同时进行粉碎(对设备要求高，需配置专用设备进行)，也可在干燥后进行粉碎，即将经过干燥的半水石膏料送入粉碎设备中制成粉状即得本发明的α型高强石膏。
具体制备过程为：
首先将媒晶剂(也叫晶形改良剂，可为由琥珀酸镁5～15，硫酸镁80～95％，木钙0～10％复合而成，简称MCM-I型；也可为由醋酸镁5～15，硫酸铁80～95％，烷基苯磺酸钠0～10％复合而成，简称为MCM-II型；还可为由柠檬酸镁5～15，硫酸铝80～95％，12烷基磺酸钠0～10％复合而成，简称MCM-III型三种中的任一种)掺入化学石膏(脱硫石膏或磷石膏)中，进行充分搅拌均匀，再用煤球成球机压成20～50mm的球状，或用制砖机压成砖块，也可用轮碾机压成扁块状，主要目的是使媒晶剂和石膏晶体均匀而紧密接触，吸附在石膏晶体表面，控制晶体生长方向，达到要求的短柱状晶体。将二水石膏压成块或球状后即可采用“蒸压法”的生产工艺，省去了“动态水热法”中脱去浆体中大量游离水的麻烦工序。整个工艺路线如图1。蒸煮工艺参数可控制在：130℃3小时、140℃2.5小时、145℃2小时、150℃1.5小时或160℃1小时。
在生产过程中，首先要搅拌均匀，因媒晶剂掺量范围为0.1～1％，稍不注意即会影响质量，其次，在降温降压前，应先将釜内的冷凝水放清然后再降压，由于釜内石膏、小车、釜体的温度均在130～160℃，石膏块体内水会立即汽化放出，出釜的熟石膏的含水率在5％左右，有利于下道干燥粉磨工序，热耗又省。
媒晶剂是生产α型高强石膏的关键，它和二水石膏晶体的原始形状，所含杂质均有较大的关系，对天然石膏可用的媒晶剂，对脱硫石膏的效果可能不起作用。所以一定要通过大量的试验来选择最佳媒晶剂，常用的媒晶剂有：有机酸及其盐类，如异丁酸盐、马来酸及盐、柠檬酸钠、富马酸及盐，戊二酸等等；烷基类磺酸盐，如烷基苯磺酸钠，十二烷基磺酸钠；无机盐如硫酸盐(钠、钾、铝、铁、镁)，硝酸盐、氯盐(钙、镁、铝)等，这些物质可以单独使用，也可以两三种复合使用。附表是不同媒晶体与不同石膏相配的试验结果。
媒晶剂作用效果比较
| 序号 | 二水石膏 | 媒晶剂 | 结晶尺寸 | 凝结时间(分) | 干抗压强度MPa | |
| 初凝 | 终凝 | |||||
| 1 | 天然石膏 | 硫酸铁异丁酸钠 | 30×80 | 6 | 12 | 24.0 |
| 2 | 天然石膏 | 硫酸铝柠檬酸钠 | 30×45 | 8 | 14 | 26.6 |
| 3 | 天然石膏 | MCM-I | 40×50 | 9 | 13 | 39.4 |
| 4 | 天然石膏 | MCM-III | 20×90 | 8 | 15 | 18.5 |
| 5 | 天然石膏 | 硫酸镁柠檬酸钠 | 30×60 | 5 | 16 | 15.7 |
| 6 | 脱硫石膏 | MCM-III | 40×40 | 11 | 17 | 30.2 |
| 7 | 脱硫石膏 | MCM-II | 30×80 | 6 | 14 | 12.3 |
| 8 | 脱硫石膏 | MCM-I | 35×75 | 7 | 14 | 19.1 |
| 9 | 磷石膏 | MCM-III | 30×45 | 8 | 12 | 23.0 |
| 10 | 磷石膏 | MCM-II | 40×45 | 10 | 15 | 35.8 |
| 11 | 磷石膏 | MCM-I | 30×60 | 9 | 14 | 20.2 |
注：蒸煮工艺条件统一为145℃2小时。
从表中比较效果要看出，本发明的三种媒晶剂除了适应性好外，还各自有最佳适配范围，其中，MCM-I型最适合天然石膏，MCM-II型适合磷石膏，MCM-III型适合脱硫石膏。
Claims (5)
1、一种α型高强石膏，其特征是它是由化学石膏、在媒晶剂的作用下而生成的晶形呈短柱状且干抗压强度在25MPa以上的α型半水石膏。
2、根据权利要求1所述的α型高强石膏，其特征是所述的媒晶剂的重量百分比为0.1～1％。
3、一种制备权利要求1所述的α型高强石膏的方法，其特征是它包括以下步骤：
a、搅拌：将媒晶剂按0.1～1％的比例掺入化学石膏中并加入10～15％水搅拌均匀；
b、压实：将上述搅拌均匀的石膏料通过机械压制成球状或块状，使媒晶剂和石膏晶体均匀紧密接触并吸附在石膏晶体表面；
c、蒸煮：将上述经过机械压制所得的球状或块状二水石膏料放入高压釜中在饱和蒸汽条件下蒸压1～3小时，温度控制在135～160℃之间，使二水石膏料变成半水石膏料；
d、出釜、保温：放掉蒸压釜中的冷凝水然后对蒸压釜进行降压并将上述半水石膏料送入保温仓中，在80～100℃下保温，然后在120～150℃下干燥1～2小时；
e、粉碎：或在前述干燥的同时进行粉碎；或将前述经过干燥的半水石膏料送入粉碎设备中制成粉状即得本发明的α型高强石膏。
4、根据权利要求1或3所述的α型高强石膏及其制备方法，其特征是所述的媒晶剂为：
a、由琥珀酸镁5～15，硫酸镁80～95％，木钙0～10％复合而成；或
b、由醋酸镁5～15，硫酸铁80～95％，烷基苯磺酸钠0～10％复合而成；或c、由柠檬酸镁5～15，硫酸铝80～95％，12烷基磺酸钠0～10％复合而成。
5、根据权利要求3所述的α型高强石膏的制备方法，其特征是所述的蒸煮温度与时间的关系为：140℃时蒸煮时间为2.5小时，145℃时蒸煮时间为2小时，150℃时蒸煮时间为1.5小时。
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