[發明專利]一種常壓下微波輻照磷石膏轉晶制備α型高強石膏的方法

在審

• 申請號: 201911029815.1
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110818297A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 郭榮鑫;馮焱;林志偉;楊洋;顏峰;夏海廷
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C04B11/032
• 分類號: C04B11/032;C04B11/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種常壓下以磷石膏為原料在介質溶液中轉晶制備α型高強石膏的方法，屬于建筑材料技術領域。本發明以微波輻照取代油電煤等常規熱源，利用磷石膏中存在的高介電常數雜質及介質溶液中的水分吸收電磁波，常壓下以磷石膏為原料在介質溶液中轉晶制備α型高強石膏。同時利用微波輻照的震蕩效應以及對石膏晶體的均質核化等影響，加速石膏晶體生長，改善石膏晶體的微觀結構，提高其物理力學性能。本方法無需提前對磷石膏進行水洗、閃燒等預處理，無需加入輔助吸波材料，無需高壓反應設施等，具有生產速度快，清潔無污染、產品微觀結構致密及強度高等優點，具有顯著的社會、經濟及環保意義。

技術領域

本發明涉及一種常壓下微波輻照磷石膏轉晶制備α型高強石膏的方法，屬于建筑材料技術領域。

背景技術

磷石膏是磷化工企業生產磷酸時排出的固體廢棄物，每生產1t磷酸約產生4t～5t磷石膏。據不完全統計，目前我國磷石膏年排放量已達7000多萬噸，有效利用率不足10%。大量磷石膏堆存帶來侵占土地、污染大氣、破壞生態等一些列問題，引發社會關注。磷石膏資源化處理難題已經成為制約我國磷化工企業可持續發展的主要障礙之一。磷石膏中的CaSO₄·2H₂O含量很高，占其總質量的85%以上，是生產建筑石膏或高強石膏的理想原料。

微波輻照是人們日常生活中常用的一種加熱方式。不同于常規油電煤等加熱方式依賴“由外及內”的熱量傳遞，微波輻照屬于“體加熱”方式，具有加熱速度快、熱量利用率高、加熱均勻以及溫度梯度小、清潔無污染等優點。以微波輻照取代常規加熱方式用于磷石膏轉晶制備α型高強石膏，不僅可以縮短反應時間，加快反應進程，提高生產效率，降低生產能耗，同時還可以利用微波輻照中的震蕩效應以及對石膏晶體生長產生的均質核化等作用，加快石膏晶體生長速度，改善石膏晶體的微觀結構，提高石膏的物理力學性能。

本發明以微波輻照取代常規加熱方式，在常壓下條件下以磷石膏為原料制備α型高強石膏，經過文獻檢索發現，發明專利《一種利用微波技術誘導改性磷石膏的方法》（授權公告號CN 102701620 B）中將磷石膏球磨至160目～200目，加入Al₂O₃等無機金屬氧化物后，以微波輻照10min～15min，得到微波誘導改性磷石膏，可用于吸附廢水中的重金屬離子。發明專利《一種微波法還原分解磷石膏的方法》（授權公告號CN 106477529 B）中在磷石膏中加入鐵氧體、活性氧化硅等輔助吸波材料，在微波輻照下升溫至950℃～1000℃，利用磷石膏主要成分CaSO₄·2H₂O在還原劑作用下的高溫分解產物生產水泥及硫酸。發明專利《一種磷石膏砌塊磚微波烘干工藝》（申請公布號 CN 107388733 A）以微波對成型以后的磷石膏砌塊進行烘干處理。論文《微波分解磷石膏體系加熱機制研究》中以石墨為輔助吸波劑對磷石膏進行改性處理，研究了通過加入石墨改善磷石膏的吸波性能，使磷石膏在4min內升溫至1200℃發生分解反應，產物高溫下與SiO₂再反應生成2CaO·SiO₂。論文《磷石膏介電性及其微波熱分解模擬仿真研究》中提出了以微波和普通電阻爐相結合的方法煅燒磷石膏制備硫酸及聯產水泥。上述幾篇文獻雖然都涉及了以微波加熱磷石膏，但都與本專利微波輻照常壓下磷石膏轉晶制備α型高強石膏完全不同。