專利名稱：一種利用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)α型半水石膏的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到生產(chǎn)a型半水石膏的工藝方法，具體地講，涉及到一種利用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)a型半水石膏的工藝方法。
背景技術(shù)：
石膏是一種“綠色”的材料，在建筑業(yè)和其他工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。石膏在生產(chǎn)過程中能耗低、環(huán)境污染少，可以回收處理循環(huán)使用，因而，石膏產(chǎn)業(yè)有著良好的發(fā)展前景。尤其是當前電力、化工等工業(yè)生產(chǎn)過程排放大量的副產(chǎn)石膏，例如燃煤電廠煙氣脫硫產(chǎn)生的脫硫石膏，磷肥產(chǎn)生的副產(chǎn)物磷石膏，陶瓷廠產(chǎn)生的副產(chǎn)物陶模石膏，以及其他化工廠產(chǎn)生的鈦石膏，檸檬石膏等等。中國工業(yè)副產(chǎn)石膏的年排放能力已近億噸，堆積占地，污染環(huán)境，如能綜合利用，可以成為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要資源。石膏是一種氣硬性膠凝材料。二水石膏在一定的條件下脫水可以制得半水石膏即CaS04 *1/240。半水石膏與水混合后可以制得一定強度的硬化體，因而廣泛用于建筑建·材工業(yè)。半水石膏有a型和3型兩種晶形，兩種半水石膏的水化硬化體的物理力學(xué)性能有很大的差別。建筑石膏，大多以P型半水石膏為主，一般抗壓強度在5 15MPa ;在一些條件下，例如模具、流平地面、玻璃纖維增強石膏制品等方面需要更高強度的石膏硬化體，a型半水石膏的抗壓強度可以達到25 lOOMPa，因而，以a型半水石膏為主的的石膏也稱為a型高強石膏。a型半水石膏要在100°C以上飽和蒸氣條件下才能生成，以天然石膏為原料生產(chǎn)a型半水石膏已有多年的歷史，主要有三種類型生產(chǎn)方法一、蒸壓法，即干法是最早采用的工業(yè)化生產(chǎn)方法。是將天然石膏破碎成塊置于蒸壓釜內(nèi)，然后通入飽和蒸氣，使其在120 160°C溫度的蒸汽壓力下，經(jīng)過5-10小時左右的蒸壓處理，轉(zhuǎn)變成為a型半水石膏。再通過干燥，磨細得到a型高強石膏粉。該方法工藝簡單，單釜生產(chǎn)能力較大；但是產(chǎn)品質(zhì)量較差，質(zhì)量波動大，一般強度在30MPa左右。二、壓力溶液法，即濕法是將天然石膏經(jīng)過破碎磨細后，與水混合制備成料漿，并加入一些能夠促使結(jié)晶轉(zhuǎn)化的外加劑或稱為轉(zhuǎn)晶劑，然后將料漿加入帶有蒸汽夾套的蒸壓反應(yīng)釜內(nèi)，一面進行攪拌，一面在夾套內(nèi)通入蒸汽進行加熱，使釜內(nèi)達到120-160°C的溫度的蒸壓條件下，經(jīng)過3-6小時左右反應(yīng)后，二水石膏轉(zhuǎn)變成為結(jié)晶良好的a型半水石膏。然后排汽降壓，放出料漿進行脫水、洗滌、干燥和磨細，制得a型高強石膏粉。該方法提供了良好的固液相反應(yīng)條件，可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的a型半水石膏，強度可以達到30 lOOMPa。但是此法工藝比較復(fù)雜，生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)能力較小，因而能耗和生產(chǎn)成本都較高。三、常壓鹽溶液法是將磨細后的二水石膏與加有轉(zhuǎn)晶劑的鹽溶液混合，加入到反應(yīng)容器內(nèi)在常壓條件下進行煮沸，使二水石膏轉(zhuǎn)變成為a型半水石膏。然后經(jīng)脫水，洗滌和干燥，制得a型高強石膏粉。
該方法不需要壓力容器，可以減少設(shè)備投資。但是工藝條件嚴格，反應(yīng)時間較長，產(chǎn)品強度不高。目前還處于實驗室試驗階段，還未見到工業(yè)化生產(chǎn)的實例。工業(yè)副產(chǎn)石膏一般呈潮濕粉狀，附著水較多，并含有一些雜質(zhì)，但是二水石膏含量較高，尤其是脫硫石膏，一般二水石膏含量達到90%以上，具有品位高、有害雜質(zhì)少的特點。如能利用脫硫石膏，磷石膏等副產(chǎn)石膏生產(chǎn)a型高強石膏粉，不僅可以提高副產(chǎn)石膏的附加值，也是擴大副產(chǎn)石膏利用的良好途徑。為此，國內(nèi)外不少研究者對利用工業(yè)副產(chǎn)石膏制取a型半水石膏進行了研究工作。不論蒸壓法、壓力溶液法還是常壓鹽溶液法都取得了一些成果。但是都還存以下難以克服的問題I、利用蒸壓法生產(chǎn)，在反應(yīng)釜內(nèi)蒸壓處理時間較長，生產(chǎn)效率低， 生產(chǎn)成本較高，影響了副產(chǎn)石膏利用的價值；需要把粉狀副產(chǎn)石膏預(yù)先成球，物料反應(yīng)很不均勻，質(zhì)量波動很大。2、利用壓力溶液法，需要進行液固分離，不僅工藝復(fù)雜，而且極易引起部分半水石膏的水化，造成質(zhì)量損失。3、利用常壓鹽溶液法，工藝條件嚴格，反應(yīng)時間較長，轉(zhuǎn)晶劑消耗量大。而且，需要進行脫水，洗滌和干燥等工藝，極易引起部分半水石膏的重新水化，造成強度損失，產(chǎn)品強度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種可提高產(chǎn)品強度、簡化工序、質(zhì)量穩(wěn)定的利用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)a型半水石膏的工藝方法。實現(xiàn)本發(fā)明的一種利用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)a型半水石膏的工藝方法是一、原料混合料的選用及配制原料混合料由工業(yè)副產(chǎn)石膏、轉(zhuǎn)晶劑、分散劑、晶種和水組成，并按下列重量)配制工業(yè)副產(chǎn)石膏90.90-98. 89% ；轉(zhuǎn)晶劑0.10-1. 00% ;分散劑0.01-0. 10% ;晶種0-3.00%;水1-5.00%。所述的工業(yè)副產(chǎn)石膏是以二水硫酸鈣(CaSO4. 2H20)為主要成分，純度在85%以上，附著水含量在5-15%的脫硫石骨、磷石骨、陶模石骨、鈦石骨及朽1檬石骨。所述的轉(zhuǎn)晶劑是指可以促進晶形轉(zhuǎn)化，形成a型半水石膏的物質(zhì)。轉(zhuǎn)晶劑是有機羧酸，如富馬酸、馬來酸、酪朊酸、酒石酸、油酸、丁二酸；有機酸鹽，如檸檬酸鈉、松香酸鈉、木質(zhì)磺酸鈉；二價或三價金屬離子的無機鹽，如硫酸鋁、氟硅酸鎂、硫酸鎂。所述的分散劑是一類可以降低系統(tǒng)表面張力，促進轉(zhuǎn)晶劑滲透和分散的表面活性齊IJ。分散劑是離子型或非離子型的表面活性劑，如木質(zhì)磺酸鹽、萘磺酸鹽、烷基磺酸鹽，月旨肪醇聚氧乙烯醚。所述的晶種是經(jīng)細磨后的a型半水石膏粉，細度小于150目?？梢詭椭Ш说男纬?，促進結(jié)晶的轉(zhuǎn)化。所用的水是潔凈飲用水，用于配置轉(zhuǎn)晶劑和分散劑溶液。二、生產(chǎn)工藝步驟原料混合料的選用及配制完成后進行的工藝步驟是(一)首先將轉(zhuǎn)晶劑、分散劑分別加水配置成為水溶液，再將工業(yè)副產(chǎn)石膏、晶種與轉(zhuǎn)晶劑和分散劑水溶液一起混合均勻成為半干態(tài)混合料，混合料附著水總含量< 20% ；( 二)將混合料加入釜內(nèi)后，關(guān)閉加料口，混合料一面被攪拌運行，一面被逐漸加熱，物料中的附著水蒸發(fā)形成飽和蒸氣，在釜內(nèi)溫度達到120 160°C，蒸汽壓力達到
0.20 0. 60MPa，恒溫蒸壓處理0. 5-2. 5小時后，二水石膏脫水轉(zhuǎn)化為a型半水石膏。 (三)蒸壓處理完成后，開啟排汽閥，排汽降溫降壓，壓力降到常壓，維持溫度在100-120°C進行干燥作業(yè)，直至物料完全干燥后打開出料閥出料。(四)干燥的物料送入磨機進行細磨即可制得a型半水石膏粉成品。采用本發(fā)明的利用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)a型高強石膏的方法，具有顯著的優(yōu)點(I)工藝簡捷，直接利用工業(yè)副產(chǎn)石膏，既不需要將粉狀原料壓制成球或塊，也不需要加水制成料漿，而是將混有晶種和轉(zhuǎn)晶劑、分散劑水溶液的工業(yè)副產(chǎn)石膏混合料直接蒸壓處理制取a型半水石膏。(2)蒸壓處理與干燥作業(yè)都在同一蒸壓釜內(nèi)相繼進行，結(jié)晶轉(zhuǎn)化良好，干燥運行穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良。(3)半干法蒸壓處理，效率高，能耗低，成本低。本發(fā)明的利用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)a型半水石膏的工藝方法，既不需要預(yù)先將原料干燥再壓制成球塊或加水制成料漿，也不必在蒸壓處理之后進行液固分離。在簡化工藝的前提下，利用工業(yè)副產(chǎn)石膏粉狀物料顆粒細小的特點，縮短了蒸壓反應(yīng)時間和干燥時間，提聞了廣品質(zhì)量。因此，本發(fā)明的利用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)a型半水石膏的工藝方法具有很好的應(yīng)用前景。
具體實施例方式實現(xiàn)本發(fā)明的具體實施方式
是一、首先進行原料混合料的選用并按下列重量)配制脫硫石骨純度93 *%，附著水10 *%，94. 32 ；轉(zhuǎn)晶劑檸檬酸鈉0. 01% +硫酸鋁0. 85% ;分散劑木質(zhì)磺酸鈉0.08%;晶種a型半水石膏粉，細度小于150目I. 48% ；水清潔飲用水3.26%;二、原料混合料選定后按下列生產(chǎn)工藝步驟進行(一 )將作為轉(zhuǎn)晶劑的檸檬酸鈉0. 01% +硫酸鋁0. 85%、作為分散劑的木質(zhì)磺酸鈉0. 08%溶解于3. 26%水，配制成為水溶液；將脫硫石膏和晶種加入混料機內(nèi)進行攪拌混合，同時加入轉(zhuǎn)晶劑、分散劑水溶液，攪拌均勻成為半干混合料。(二)將混合料加入蒸壓反應(yīng)爸內(nèi)，關(guān)閉加料口，啟動蒸壓反應(yīng)爸攪拌槳葉,在夾套內(nèi)通入蒸汽開始加熱，控制蒸汽壓力，調(diào)節(jié)加熱溫度，使反應(yīng)釜內(nèi)混合料逐步升溫度，附著水蒸發(fā)后釜內(nèi)蒸汽壓力也隨之升高，逐步升高達到155°C，壓力達到0. 55MPa，恒溫60分鐘；(三)開啟排汽閥進行排汽降壓，當釜內(nèi)壓力降到常壓，維持溫度為110°C，轉(zhuǎn)入干燥作業(yè)，繼續(xù)運行直到物料完全干燥；
(四)當物料完全干燥，沒有水蒸汽排出，即可打開出料閥門進行出料；出料冷卻后，在磨機內(nèi)細磨后即得a型半水石膏，檢驗45°C干燥抗壓強度可以達到50MPa以上。
權(quán)利要求
1.一種利用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)a型半水石膏的工藝方法，其特征在于 一、原料混合料的選用及配制 原料混合料由工業(yè)副產(chǎn)石膏、轉(zhuǎn)晶劑、分散劑、晶種和水組成，并按下列重量(％)配制 工業(yè)副產(chǎn)石膏90. 90-98. 89% ；轉(zhuǎn)晶劑:0. 10-1. 00% ； 分散劑=0.01-0. 10% ；晶種0-3. 00% ；水1-5. 00% ； 二、生產(chǎn)工藝步驟 原料混合料的選用及配制完成后進行的工藝步驟是 (一)首先將轉(zhuǎn)晶劑、分散劑分別加水配置成為水溶液，再將工業(yè)副產(chǎn)石膏、晶種與轉(zhuǎn)晶劑和分散劑水溶液一起混合均勻成為半干態(tài)混合料，混合料附著水總含量< 20% ； (二)將混合料加入釜內(nèi)后，關(guān)閉加料口，混合料一面被攪拌運行，一面被逐漸加熱，物料中的附著水蒸發(fā)形成飽和蒸氣，在釜內(nèi)溫度達到120 160°C，蒸汽壓力達到0. 20 .0.60MPa，恒溫蒸壓處理0. 5-2. 5小時后，二水石膏脫水轉(zhuǎn)化為a型半水石膏； (三)蒸壓處理完成后，開啟排汽閥，排汽降溫降壓，壓力降到常壓，維持溫度在.100-120°C進行干燥作業(yè)，直至物料完全干燥后打開出料閥出料； (四)干燥的物料送入磨機進行細磨即可制得a型半水石膏粉成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)a型半水石膏的工藝方法，其特征在于所述的工業(yè)副產(chǎn)石膏是以二水硫酸鈣為主要成分，純度在85%以上，附著水含量在5-15%的脫硫石骨、磷石骨、陶模石骨、鈦石骨及朽1檬石骨。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)a型半水石膏的工藝方法，其特征在于所述的轉(zhuǎn)晶劑是指可以促進晶形轉(zhuǎn)化，形成a型半水石膏的物質(zhì)，轉(zhuǎn)晶劑是有機羧酸，如富馬酸、馬來酸、酪朊酸、酒石酸、油酸、丁二酸；有機酸鹽，如檸檬酸鈉、松香酸鈉、木質(zhì)磺酸鈉；二價或三價金屬離子的無機鹽，如硫酸鋁、氟硅酸鎂、硫酸鎂。
4.所述的分散劑是一類可以降低系統(tǒng)表面張力，促進轉(zhuǎn)晶劑滲透和分散的表面活性齊IJ，分散劑是離子型或非離子型的表面活性劑，如木質(zhì)磺酸鹽、萘磺酸鹽、烷基磺酸鹽，脂肪醇聚氧乙烯醚。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)a型半水石膏的工藝方法，其特征在于 一、首先進行原料混合料的選用并按下列重量)配制 脫硫石骨純度93 *%，附著水10 *%，94. 32 ； 轉(zhuǎn)晶劑檸檬酸鈉0. 01% +硫酸鋁0. 85% ; 分散劑木質(zhì)磺酸鈉0. 08% ; 晶種a型半水石膏粉，細度小于150目I. 48% ; 水清潔飲用水3. 26% ； 二、原料混合料選定后按下列生產(chǎn)工藝步驟進行 (一)將作為轉(zhuǎn)晶劑的檸檬酸鈉0.01% +硫酸鋁0. 85%、作為分散劑的木質(zhì)磺酸鈉`0.08%溶解于3. 26%水，配制成為水溶液；將脫硫石膏和晶種加入混料機內(nèi)進行攪拌混合，同時加入轉(zhuǎn)晶劑、分散劑水溶液，攪拌均勻成為半干混合料； (二)將混合料加入蒸壓反應(yīng)爸內(nèi)，關(guān)閉加料口，啟動蒸壓反應(yīng)爸攪拌槳葉，在夾套內(nèi)通入蒸汽開始加熱，控制蒸汽壓力，調(diào)節(jié)加熱溫度，使反應(yīng)釜內(nèi)混合料逐步升溫度，附著水蒸發(fā)后釜內(nèi)蒸汽壓力也隨之升高，逐步升高達到155°C，壓力達到0. 55MPa，恒溫60分鐘； (三)開啟排汽閥進行排汽降壓，當釜內(nèi)壓力降到常壓，維持溫度為110°C，轉(zhuǎn)入干燥作業(yè)，繼續(xù)運行直到物料完全干燥； (四)當物料完全干燥，沒有水蒸汽排出，即可打開出料閥門進行出料；出料冷卻后，在磨機內(nèi)細磨后即得a型半水石膏，檢驗45°C干燥抗壓強度可以達到50MPa以上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可提高產(chǎn)品強度、簡化工序、質(zhì)量穩(wěn)定的利用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)α型半水石膏的工藝方法，該方法生產(chǎn)的α型半水石膏的原料混合料由工業(yè)副產(chǎn)石膏、轉(zhuǎn)晶劑、分散劑、晶種和水組成，其工藝步驟簡捷，直接利用工業(yè)副產(chǎn)石膏，既不需要將粉狀原料壓制成球或塊，也不需要加水制成料漿，而是將混有晶種和轉(zhuǎn)晶劑、分散劑水溶液的工業(yè)副產(chǎn)石膏混合料直接蒸壓處理制取α型半水石膏；蒸壓處理與干燥作業(yè)都在同一蒸壓釜內(nèi)相繼進行，結(jié)晶轉(zhuǎn)化良好，干燥運行穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良；半干法蒸壓處理，效率高，能耗低，成本低。因此，本發(fā)明的利用工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)α型半水石膏的工藝方法具有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號C04B11/024GK102745923SQ20111010125
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者方承仕, 李瑩, 段鵬選, 苗元超 申請人:北京建筑材料科學(xué)研究總院有限公司, 方承仕