本發(fā)明屬于建材領(lǐng)域，具體涉及用半水磷石膏生產(chǎn)建筑石膏粉的方法。
背景技術(shù)：
半水磷石膏是半水法磷酸工藝生產(chǎn)磷酸過(guò)程中排出的固體廢渣，是一種工業(yè)副產(chǎn)物每生產(chǎn)1噸P2O5可副產(chǎn)多達(dá)4噸的干渣半水磷石膏。半水法磷酸工藝的反應(yīng)式如下：
2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O＝＝6H3PO4+10CaSO4·0.5H2O+2HF
半水磷石膏的主要成分為CaSO4·1/2H2O，還含有少量的磷、氟等雜質(zhì)，晶體形貌為直徑在30～60um的聚合晶體。半水磷石膏的主要化學(xué)成分雖然和商品石膏粉(主要成分為CaSO4·1/2H2O)相同，但是由于晶體形貌和雜質(zhì)的影響，直接烘干制備的石膏粉沒(méi)有強(qiáng)度，雖然在有文獻(xiàn)報(bào)道在實(shí)驗(yàn)室里通過(guò)控制工藝制備出了具有一定粘結(jié)性的半水磷石膏，只需要烘干游離水便可制備性能優(yōu)異的石膏粉，然而這種方法局限于原礦的來(lái)源和雜質(zhì)含量不同，難以重復(fù)實(shí)現(xiàn)。
使用磷石膏代替天然石膏生產(chǎn)石膏粉的技術(shù)有一些報(bào)道，如中國(guó)專利CN1844009介紹了一種利用使用碳酸鹽石粉預(yù)處理二水磷石膏，然后直接煅燒成石膏粉的方法；中國(guó)專利CN03108111.8介紹了一種用直接用烘干機(jī)快將二水磷石膏快速脫水得到含半水石膏的煅燒產(chǎn)物，然后加入檸檬酸或檸檬酸鈉，經(jīng)粉磨后制成建筑石膏粉的方法；中國(guó)專利CN200510040512.1介紹了一種用工業(yè)廢棄高鈣灰改性磷石膏制備建筑石膏粉的方法。
使用二水磷石膏制備建筑石膏粉實(shí)現(xiàn)了變廢為寶的目的，為循環(huán)經(jīng)濟(jì)做出了很大貢獻(xiàn)，但是生產(chǎn)過(guò)程中也存在一些問(wèn)題。二水磷石膏中含有15-25％的游離水，19％左右的結(jié)晶水，用二水磷石膏制備半水石膏粉，不管是用一步法還是二步法煅燒磷石膏，都需要大量的能耗，一部分能耗用于烘干磷石膏中的游離水，另一部分能耗用于除去1.5個(gè)分子的結(jié)晶水，并且由于磷石膏的質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)出來(lái)的石膏粉質(zhì)量也不穩(wěn)定，使用二水磷石膏代替天然石膏制備建筑石膏粉并沒(méi)有很好的成本和質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)使用二水磷石膏生產(chǎn)建筑石膏粉的成本和質(zhì)量難以符合要求，且工業(yè)副產(chǎn)半水磷石膏半水磷石膏難以用于建筑石膏粉。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是提供一種半水磷石膏生產(chǎn)建筑石膏粉的方法。
該方法包括以下步驟：在半水磷石膏中加入堿性物質(zhì)生石灰混合均勻、預(yù)均化堆存、打散、煅燒、粉磨、陳化即得。
其中，上述方法中所述的堿性物質(zhì)優(yōu)選為生石灰。
其中，上述方法中加入的生石灰的量為半水磷石膏重量的0.1～5.0％。
其中，上述方法中加入的生石灰的量為使半水磷石膏預(yù)存化堆積后的pH值達(dá)到6～12。優(yōu)選的，加入生石灰的量為使半水磷石膏預(yù)存化堆積后的pH值的pH值達(dá)到6～9.。
其中，上述方法中所述半水磷石膏為半水法磷酸工藝生產(chǎn)磷酸的副產(chǎn)半水磷石膏。
其中，上述方法中所述均化堆存時(shí)間為1～7天。優(yōu)選的，所述的均化堆存時(shí)間為3～5天。
其中，上述方法中所述煅燒步驟的出料溫度在140℃-200℃。
其中，上述方法中所述粉磨為將煅燒后的石膏粉磨至0.2mm方孔篩篩余≤10。
其中，上述方法中所述陳化的時(shí)間為1～7天。優(yōu)選的，所述的陳化的時(shí)間為3～5天。
本發(fā)明的有益效果在于：
1、本發(fā)明利用工業(yè)副產(chǎn)半水磷石膏生產(chǎn)建筑石膏粉，只需要脫除游離水和部分結(jié)晶水，在石膏粉的煅燒工藝中能夠減少大量能耗和時(shí)間，又因?yàn)橹苽涞氖喾酆投资嘀苽浣ㄖ喾巯啾刃杷看蠓葴p少，所以在生產(chǎn)紙面石膏板和石膏砌塊時(shí)在烘干工序中也能節(jié)約大量能耗和時(shí)間。
2、本發(fā)明利用生石灰中和半水磷石膏中的可溶磷、氟等雜質(zhì)，促進(jìn)原本轉(zhuǎn)化緩慢的的半水磷石膏加速向二水磷石膏轉(zhuǎn)化，并且游離水隨著堆存時(shí)間的增加而減少，堆存一天游離水含量即可由25％左右降到10％左右，打散后即可可以直接進(jìn)入煅燒工藝。
3、本發(fā)明利用預(yù)均化堆存技術(shù)可以消除生產(chǎn)中原料和工藝參數(shù)的波動(dòng)對(duì)半水磷石膏的質(zhì)量的影響，生產(chǎn)出來(lái)的石膏粉質(zhì)量?jī)?yōu)異、穩(wěn)定。
4、本發(fā)明可以直接利用現(xiàn)有的建筑石膏的煅燒設(shè)備進(jìn)行煅燒，不需要特殊設(shè)備，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1是實(shí)施例中半水磷石膏生產(chǎn)建筑石膏粉工藝的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的前期研究發(fā)現(xiàn)，由于晶體形貌和雜質(zhì)的影響，半水磷石膏在水中的溶解度較低，CaSO4·1/2H2O相向CaSO4·2H2O相轉(zhuǎn)化非常緩慢，直接烘干后沒(méi)有強(qiáng)度和膠凝性能，難以用于建材領(lǐng)域。直接阻礙了建筑石膏粉的制備。要制備具有合格膠凝性的建筑石膏粉，需要將CaSO4·1/2H2O相向CaSO4·2H2O部分或完全轉(zhuǎn)化后通過(guò)氣相脫水的方式制備。
但是，由于晶體形貌和可溶磷，可溶氟等雜質(zhì)的影響，半水磷石膏的向二水石膏轉(zhuǎn)化非常緩慢，24h結(jié)晶水含量只能升高一個(gè)點(diǎn)。因此，根據(jù)上述思路，要用半水磷石膏制備合格的建筑石膏粉，首先要解決的問(wèn)題就是促進(jìn)半水磷石膏向二水磷石膏轉(zhuǎn)化。而根據(jù)半水石膏的硬化機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，半水石膏的硬化過(guò)程其實(shí)就是半水石膏向二水石膏轉(zhuǎn)化的過(guò)程。而在這一過(guò)程中，石膏中含有的可溶磷，可溶氟等雜質(zhì)起到很強(qiáng)的緩凝作用，因此，考慮用堿性物質(zhì)中和磷石膏中可溶磷，可溶氟等雜質(zhì)，便可能會(huì)起到促進(jìn)半水磷石膏向二水磷石膏轉(zhuǎn)化的目的，但是，卻又不能改變晶體形貌。常用的堿性物質(zhì)為生石灰。后繼實(shí)驗(yàn)也表明，加入生石灰如能將預(yù)存化堆積后的原料pH值調(diào)節(jié)到6～12，則后繼制備出的石膏粉強(qiáng)度更好。一般pH值調(diào)節(jié)到6～9即可。
預(yù)均化堆存也是一個(gè)關(guān)鍵步驟。該步驟的目的一是使半水磷石膏的可溶磷，可溶氟等雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成無(wú)害的惰性物質(zhì)，二是促使半水磷石膏向二水磷石膏轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過(guò)程中半水磷石膏的游離水會(huì)部分轉(zhuǎn)化成結(jié)晶水，部分揮發(fā)掉，三是通過(guò)預(yù)均化堆存來(lái)穩(wěn)定半水磷石膏的質(zhì)量。預(yù)均化堆存主要作用是將生石灰中和后的半水磷石膏放置一段時(shí)間，以使于半水磷石膏向二水石膏轉(zhuǎn)化。條件并無(wú)特別的控制要求，一般在室溫進(jìn)行即可。預(yù)均化堆存時(shí)間可為1～7天。優(yōu)選3～5天。
經(jīng)過(guò)本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，使用生石灰中和后的半水磷石膏，進(jìn)行預(yù)均化堆存一天后，結(jié)晶水含量可從4～6％左右升高到10～13％左右；游離水含量可由23～26％降到8～12％。剛從生產(chǎn)線出來(lái)的半水磷石膏結(jié)晶水含量為4％～6％游離水為23％～26％，實(shí)驗(yàn)表明結(jié)晶水含量達(dá)到13％以上時(shí)即可制備出合格的建筑石膏粉。而適當(dāng)延長(zhǎng)預(yù)均化堆存時(shí)間，則會(huì)使游離水會(huì)降到10％左右乃至更低，烘干煅燒成本也越低。
半水磷石膏加石灰后容易板結(jié)成大塊狀，需要進(jìn)行打散便于原料進(jìn)入煅燒設(shè)備，均勻受熱即可，不用破碎和球磨。過(guò)60目篩即可。
煅燒工藝采用本領(lǐng)域常用的設(shè)備及煅燒條件即可。比如實(shí)驗(yàn)室研究階段，用烘箱作為煅燒設(shè)備時(shí)，煅燒溫度一般為140℃～200℃，烘干時(shí)間為1小時(shí)～2小時(shí)，烘干時(shí)間可根據(jù)烘箱具體溫度而做相應(yīng)調(diào)整。一般大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，煅燒時(shí)的烘干進(jìn)風(fēng)溫度為600℃～700℃，出口溫度為150～200℃。
而剛煅燒好的石膏粉含有一定量的可溶性無(wú)水石膏和少量性質(zhì)不穩(wěn)定的二水石膏，物相組成不穩(wěn)，內(nèi)含能量較高，分散度大，吸附活性高，從而出現(xiàn)熟石膏的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量大、強(qiáng)度低、凝結(jié)時(shí)間不穩(wěn)定等現(xiàn)象，需要經(jīng)過(guò)陳化處理。陳化時(shí)間視情況為1～7天，一般陳化時(shí)間為3～5天。
具體的，本發(fā)明半水磷石膏生產(chǎn)建筑石膏粉的方法由包括以下步驟：
1、根據(jù)半水磷石膏中可溶磷、氟含量的不同，加入占半水磷石膏重量0.5～3.0％的生石灰，攪拌混合均勻。優(yōu)選的，加入的生石灰的量為使半水磷石膏在預(yù)存化堆積后的pH值到6～12。
2、添加生石灰的半水磷石膏預(yù)均化堆存1～7天。
3、將預(yù)均化堆存后的半水磷石膏打散后，利用煅燒設(shè)備脫除游離水和部分結(jié)晶水；可使用普通的建筑石膏生產(chǎn)用煅燒設(shè)備。
4、煅燒后的半水磷石膏經(jīng)球磨、陳化后便得建筑石膏粉產(chǎn)品。
以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做更為細(xì)致的說(shuō)明。
實(shí)例一 使用本發(fā)明方法制備建筑石膏粉
取100kg半水磷石膏，游離水含量為26％，結(jié)晶水含量為4.39％，可溶磷含量為0.4％，可溶氟含量為0.2％。加入占半水磷石膏重量1.0％的生石灰，即1kg生石灰，攪拌混合均勻，預(yù)均化堆存3天后，此時(shí)pH值是8。將結(jié)塊打散至過(guò)60目篩，此時(shí)磷石膏游離水含量為10.97％，結(jié)晶水含量為13.24％，可溶磷含量為0.03％，可溶氟含量為0.03％，將上述物料投入建筑石膏煅燒設(shè)備中炒制，出料溫度為180℃，球磨至物料能過(guò)100目篩、陳化1天后便得建筑石膏粉產(chǎn)品。經(jīng)測(cè)試其2小時(shí)抗折強(qiáng)度為2.5MPa，抗壓強(qiáng)度為5.3MPa，達(dá)到了建筑石膏粉國(guó)標(biāo)GB/T9776-2008的要求。
實(shí)例二 使用本發(fā)明方法制備建筑石膏粉
取100kg半水磷石膏，游離水含量為22.07％，結(jié)晶水含量為6.30％，可溶磷含量為0.78％，可溶氟含量為0.1％，加入占半水磷石膏重量1.2％的生石灰，即1.2kg生石灰，攪拌混合均勻，預(yù)均化堆存3天后，此時(shí)pH值是8。將結(jié)塊打散至過(guò)60目篩，此時(shí)磷石膏游離水含量為13.75％，結(jié)晶水含量為14.22％，可溶磷含量為0.03％，可溶氟含量為0.03％，將上述物料投入建筑石膏煅燒設(shè)備中炒制，出料溫度為180℃，球磨至物料能過(guò)100目篩、陳化1天后便得建筑石膏粉產(chǎn)品。經(jīng)測(cè)試其2小時(shí)抗折強(qiáng)度為2.5MPa，抗壓強(qiáng)度為5.8MPa，達(dá)到了建筑石膏粉國(guó)標(biāo)GB/T9776-2008的要求。
實(shí)例三 使用本發(fā)明方法制備建筑石膏粉
取100kg半水磷石膏，游離水含量為22.07％，結(jié)晶水含量為6.30％，可溶磷含量為0.78％，可溶氟含量為0.1％，加入占半水磷石膏重量1.5％的生石灰，即1.5公斤生石灰，攪拌混合均勻，預(yù)均化堆存3天后。此時(shí)pH值是9，將結(jié)塊打散至過(guò)60目篩，此時(shí)磷石膏游離水含量為13.00％，結(jié)晶水含量為14.57％，可溶磷含量為0.03％，可溶氟含量為0.03％，將上述物料投入建筑石膏煅燒設(shè)備中炒制，出料溫度為180℃，球磨至物料能過(guò)100目篩、陳化1天后便得建筑石膏粉產(chǎn)品。經(jīng)測(cè)試其2小時(shí)抗折強(qiáng)度為2.6MPa，抗壓強(qiáng)度為6.2MPa，達(dá)到了建筑石膏粉國(guó)標(biāo)GB/T9776-2008的要求。
實(shí)例四 使用本發(fā)明方法制備建筑石膏粉
取100kg半水磷石膏，游離水含量為22.35％，結(jié)晶水含量為6.91％，可溶磷含量為0.48％，可溶氟含量為0.2％，加入占半水磷石膏重量1.5％的生石灰，即1.5kg生石灰，攪拌混合均勻，預(yù)均化堆存5天后，此時(shí)ph值是9，將結(jié)塊打散至過(guò)60目篩，此時(shí)磷石膏游離水含量為10.54％，結(jié)晶水含量為15.33％，可溶磷含量為0.03％，可溶氟含量為0.03％，將上述物料投入建筑石膏煅燒設(shè)備中炒制，出料溫度為180℃，球磨至物料能過(guò)100目篩、陳化1天后便得建筑石膏粉產(chǎn)品。經(jīng)測(cè)試其2小時(shí)抗折強(qiáng)度為2.8MPa，抗壓強(qiáng)度為7.5MPa，達(dá)到了建筑石膏粉國(guó)標(biāo)GB/T9776-2008的要求。