[發明專利]一種工業副產物石膏制備α高強石膏的方法

有效

• 申請號: 202110913206.3
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113428887B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 明陽;陳平;李玲;段鵬選;胡成;李青;劉榮進;甘國興;潘格林
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學;桂林新南科技有限公司
• 主分類號: C01F11/46
• 分類號: C01F11/46;C04B11/26
• 代理公司: 東莞市中正知識產權事務所(普通合伙) 44231
• 代理人: 成偉

本發明涉及α高強石膏領域，具體公開了一種工業副產物石膏制備α高強石膏的方法，包括工業副產物石膏預處理、制備漿料、轉晶反應處理以及后續的干燥、破碎、篩分處理。通過該方法夠制備出長徑比在(1～3):1范圍的短六棱柱狀α型高強石膏晶型、具有8～10MPa的2h抗折強度、8～9MPa的烘干抗壓強度。3、本發明針對轉晶劑進行了優化和復配，在α型高強石膏粉體中顯著降低了羧酸類組分的含量，能夠有效降低轉晶劑摻入α高強石膏中。制備得到的產品可以廣泛應用于陶瓷模具、醫療產品、精密鑄造。

技術領域

本發明涉及工業副產物石膏的資源利用技術領域，特別涉及一種工業副產物石膏制備α高強石膏的方法。

背景技術

隨著我國工業發展，工業副產物引發環境、資源以及安全等問題日益凸顯，其中在傳統工業技術中出現了大量的工業副產石膏，主要的形式有磷石膏、脫硫石膏、檸檬酸石膏、氟石膏、鹽石膏等都屬于工業副產石膏。國外對工業副產石膏的研究較早，可以再次制成建筑石膏及其相應的產品、石膏砌塊、以及近年來新起的高強石膏。其中α高強石膏由于其具有出色的抗壓強度和抗折強度，廣泛用于陶瓷模具、醫療產品、精密鑄造等，能夠取得很高的經濟價值。

高強石膏的制備方法主要有蒸壓法、水熱法、常壓鹽溶液法等，而水熱法工藝具有生產出的α型半水石膏強度很高、晶型更容易控制的特點被大量研究，但是需要采用高壓高溫反應釜，而且該工藝依賴于轉晶劑，轉晶劑是制備α型高強石膏的關鍵，它對提高α型高強石膏的力學性能起到至關重要的作用。

大量的研究針對轉晶劑也篩選出了有利于晶體生長的物質；然而半水硫酸鈣晶體的形成機理尚不明確，對于轉晶劑的研究有一定的指導意義，但是也存在很多不確定性。常用的轉晶劑有無機鹽類、有機酸(鹽)類、有機大分子類、表面活性劑類以及復配型。無機鹽主要選用高價陽離子，如鋁離子、鐵離子等；有機酸(鹽)主要有檸檬酸、琥珀酸酸、草酸、酒石酸及其衍生物等；大分子主要選用界面改良劑，如糊精、明膠等；表面活性劑分別為陰離子表面活性劑，如十二烷基苯磺酸鈉，以及非離子型表面活性劑，如OP-IO、單硬脂酸甘油酯等。

在以上現有的轉晶劑中，多元有機酸，特別是羧酸類能夠有效調節α- 高強石膏晶體的長徑比和形貌，是比較重要的轉晶劑類型，也是在復配中常用的組成。然而，在高壓水熱法形成α-高強石膏的過程中，這些基于羧酸的中等晶體中的一些通過共沉淀進入到到石膏中，這會導致轉晶劑的損失，而且摻入α石膏中的轉晶劑組分會影響石膏的強度。

如何研究復配型轉晶劑仍然是有很大的需求，申請人針對現有技術中的缺陷，提供一種改進的解決方案。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術缺陷，提供一種工業副產物石膏制備α高強石膏的方法，通過對轉晶劑的復配，能夠有效降低轉晶劑摻入α高強石膏中，并且制備得到2h抗折強度和烘干抗壓強度優異的α高強石膏。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種工業副產物石膏制備α高強石膏的方法，包括以下步驟：

(1)工業副產物石膏預處理：用篩子篩掉石膏原料中的砂子、石子等雜質；然后利用氣流粉碎機將其破碎、過篩，得到粒度為100～150μm的石膏粉末；

(2)制備漿料：將石膏粉末與復配轉晶劑混合后與水進行混合，加熱至30～50℃并攪拌、加入硫酸或氫氧化鈉溶液調節pH至5～8以及漿料重量0.1～0.5wt％的α-半水石膏；所述復配轉晶劑由20-30wt.％乙二胺四乙酸、10-20wt.％檸檬酸、 10-15wt.％硫酸鎂、1-2wt.％單硬脂酸甘油酯以及余量水組成。

(3)將漿料從蒸壓釜中的進料口倒入，同時開始加熱并啟動攪拌裝置，當反應釜內溫度為110～130℃、蒸汽壓為0.3～0.6MPa，維持上述參數進行轉晶處理5～ 10h；得到濕潤的α半水石膏；