[發(fā)明專利]一種快速制備超高強(qiáng)α半水石膏的方法及反應(yīng)釜

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410302879.5
• 申請(qǐng)日: 2014-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN104071999B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐明亮;沈曉冬;黎學(xué)潤(rùn);鄭海;胡增涵;劉寶;楊學(xué)根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B11/024
• 分類號(hào): C04B11/024
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及α半水石膏的制備，具體涉及一種快速制備超高強(qiáng)α半水石膏的方法及反應(yīng)釜。

背景技術(shù)

石膏材料具有悠久的使用歷史，至今仍為重要的膠凝材料。半水石膏是制備石膏基制品的原材料，有α半水石膏和β半水石膏兩種。其中，β半水石膏產(chǎn)量大，但其制備的制品強(qiáng)度很低，而α半水石膏可以具有規(guī)則的外形，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量較β半水石膏要低很多，制品結(jié)構(gòu)致密，孔隙率，強(qiáng)度高，因此具有越來越廣泛的應(yīng)用，特別在模型、精密鑄造等領(lǐng)域具有不可替代的作用。目前，α半水石膏主要存在三個(gè)問題：一個(gè)是基本都關(guān)注于晶體形貌的控制，即制備短柱狀的晶體，但是，根據(jù)研究，α半水石膏的性能不僅與顆粒形貌有關(guān)，還與晶體的粒度大小及級(jí)配密切相關(guān)；二是，現(xiàn)有的工藝和裝備制備的α半水石膏雖然形貌理想，但是顆粒粗大，這就使得制備的石膏制品強(qiáng)度并不太高，只有30Mpa左右并且用其制備的石膏制品細(xì)膩度不夠；三，在加入轉(zhuǎn)晶劑以調(diào)控形貌的同時(shí)，使得轉(zhuǎn)化開始溫度提升了近30℃，這就導(dǎo)致能耗增大，對(duì)反應(yīng)器要求提高，同時(shí)升溫時(shí)間大幅度增加，延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期，成本大。因此，現(xiàn)有α半水石膏的制備工藝，一方面通過控制α半水石膏形貌，使其具有規(guī)則外形，減少標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量；另一方面為了降低粒度大小，優(yōu)化粒度級(jí)配，在α半水石膏制備之后還要進(jìn)行粉磨又破壞了部分晶體的規(guī)則形貌使得標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量又有增加的趨勢(shì)，強(qiáng)度受到限制。為了降低轉(zhuǎn)化溫度，采用大濃度的鹽溶液如NaCl溶液，濃度高達(dá)20％以上，一方面生產(chǎn)成本增加，另外制得的α半水石膏還需要進(jìn)行清洗，工藝繁雜，產(chǎn)品質(zhì)量也難以保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種快速制備超高強(qiáng)α半水石膏的方法。

本發(fā)明的目的還在于提供一種實(shí)現(xiàn)上述方法的反應(yīng)釜。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種快速制備超高強(qiáng)α半水石膏的方法，包括如下步驟：

(1)水、轉(zhuǎn)晶劑和易溶鈣鹽或易溶硫酸鹽按照一定組成配制成0.5-5％(質(zhì)量百分比)鹽溶液，其中，轉(zhuǎn)晶劑濃度0.2-1％(質(zhì)量百分比)。

(2)配制的鹽溶液與粉狀二水石膏按照1:0.5-2(質(zhì)量比)比例配制成料漿并加熱到90-100℃。

(3)將熱的料漿加到內(nèi)部設(shè)有擋板的反應(yīng)釜中，于110-150℃、100-800轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下保溫0.2-1.0小時(shí)。漿體在100-800轉(zhuǎn)/分鐘高速旋轉(zhuǎn)下保持懸浮，并與反應(yīng)釜中的擋板碰撞。

(4)反應(yīng)后的半水石膏晶漿通過脫水、烘干即得高強(qiáng)α半水石膏成品。

步驟(1)中所述的轉(zhuǎn)晶劑優(yōu)選為丁二酸、檸檬酸、檸檬酸鈉等中的至少一種。

步驟(1)中所述的易溶鈣鹽優(yōu)選為氯化鈣、硝酸鈣等中的至少一種；所述的易溶硫酸鹽優(yōu)選為硫酸鈉、硫酸鉀等中的至少一種。

一種實(shí)現(xiàn)上述方法的反應(yīng)釜，主要由釜體、夾套加熱裝置、攪拌裝置和測(cè)控裝置組成；釜體內(nèi)部設(shè)有擋板，擋板垂直面與漿體旋轉(zhuǎn)方向垂直，使得高速旋轉(zhuǎn)的漿體與擋板碰撞，產(chǎn)生大量晶屑作為晶種能夠大幅度增加晶體的數(shù)量，從而使得晶體細(xì)度降低。擋板的高度、數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

更優(yōu)選的，所述的反應(yīng)釜主要由釜體、夾套加熱裝置、攪拌裝置和測(cè)控裝置組成。釜體的頂端設(shè)有加料口，釜體內(nèi)部設(shè)有鋼制擋板，釜體的底部設(shè)有出料口。夾套加熱裝置包裹著釜體底部和四周，夾套加熱裝置底部有進(jìn)入口、上方有排出口，導(dǎo)熱油或高溫蒸汽由進(jìn)入口進(jìn)入通過排出口排出對(duì)釜體快速加熱。攪拌裝置包括攪拌頭、攪拌軸、攪拌槳，通過高速攪拌使?jié){體保持懸浮旋轉(zhuǎn)與與擋板碰撞。測(cè)控裝置包括測(cè)溫裝置和取樣裝置，均從釜體頂端伸入到釜體內(nèi)部，測(cè)溫裝置可以測(cè)得釜體內(nèi)部溫度并反饋給夾套加熱裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)溫度，取樣裝置在反應(yīng)進(jìn)程中進(jìn)行取樣分析。

使用上述反應(yīng)釜快速制備超高強(qiáng)α半水石膏的方法，包括如下步驟：

(1)將配制好的90-100℃的料漿通過反應(yīng)釜加料口加入到釜體內(nèi)。

(2)料漿在攪拌裝置的作用下以100-800轉(zhuǎn)/分鐘高速旋轉(zhuǎn)并保持懸浮，并在夾套加熱裝置作用下加熱升到110-150℃并保溫0.2-1.0小時(shí)。漿體在100-800轉(zhuǎn)/分鐘高速旋轉(zhuǎn)下保持懸浮，并與釜體的擋板碰撞。

(3)通過取樣裝置取出漿液，分析反應(yīng)程度；當(dāng)二水石膏完全反應(yīng)后，反應(yīng)獲得的半水石膏晶漿通過反應(yīng)釜出料口排出。

(4)半水石膏晶漿通過脫水、烘干即得高強(qiáng)α半水石膏成品。

步驟(1)中料漿加入到釜體的填充度優(yōu)選為50-90％。