一种制备α半水石膏的方法技术

本发明专利技术提供一种制备α半水石膏的方法，所述方法利用柠檬酸作转晶剂制备二水石膏，再将二水石膏在α半水石膏晶种的激发作用下转晶制得α半水石膏，不仅缓解了盐石膏的环境污染问题，而且以柠檬酸作转晶剂，降低成核速率从而使晶体长大，同时柠檬酸为食品添加剂，对人体毒害小；其中，在二水石膏激发转晶的过程中加入α半水石膏晶种能够提高制得的α半水石膏的粒度和强度，通过绿色、环保的方法得到符合JC/T 2038‑2010标准规定的α50级别的α半水石膏。

A method of preparing \u03b1 - hemihydrate gypsum

【技术实现步骤摘要】
一种制备α半水石膏的方法
本专利技术涉及建筑材料
，尤其涉及一种制备α半水石膏的方法。
技术介绍
我国具有丰富的盐石膏资源，每年产量近1000万吨，盐石膏是制盐工业或盐场海水浓缩产生的副产品，每生产100万吨真空盐就会产生盐石膏废渣2万吨左右。盐石膏主要由氯化钠和硫酸钙组成，在制盐过程中，分离出来的盐石膏以废渣形式排放，盐石膏的大量排放不但占用大量土地，污染环境，而且给制盐企业带来很大负担，成为困扰制盐业发展的一大难题。2018年李志新等人提到盐石膏分为海盐盐石膏和井盐盐石膏(参见“硅酸盐水泥提高盐石膏性能及其机理”，李志新等，硅酸盐通报，第37卷第9期)，海盐盐石膏主要以二水硫酸钙为主，目前研究较多，主要集中到生产建筑石膏及其制品方面。井盐盐石膏(简称盐石膏)主要以无水硫酸钙为主，活性较低，颗粒较小，一般在4μm～6μm之间，这使得盐石膏的凝结极慢且硬化体强度极低。同时较大的比表面积会导致盐石膏夹杂其他杂质，对后续利用产生不利影响。2012年周秀云等人提出可经过蒸发母液分离后得到的盐石膏(参见“盐石膏制备硫酸钙晶须工艺研究”，周秀云等，盐业与化工，第41卷第7期)，但该方法制得的盐石膏含盐量一般为6％～8％，若直接作为水泥添加剂，不仅会使水泥的强度降低，而且一旦运用于建筑施工会对钢筋造成严重腐蚀，威胁建筑安全。因此为了有效利用盐石膏，实现副产石膏的资源化利用，众多研究者对盐石膏的改性进行研究。CN101475328A公开了一种石膏转晶激发剂及在盐石膏生产建筑石膏中的应用，该方法通过加入硫酸钾，柠檬酸钠，硫酸钠和碳酸钠混合组成的转晶剂，其用量为水及含水盐石膏质量总和的0.1％～2％，在搅拌下激发转晶30～60小时，才能使无水石膏颗粒由原来的4～6μm增大至20μm～50μm。该专利技术所述方法涉及的转晶剂种类多并含有多种对人类健康不利的无机盐，同时用量大，转晶时间长，增大工艺生产的成本，并且颗粒增大效果一般，不利于后续产品的开发利用。CN110156358A公开了一种盐石膏转晶激发剂、制备方法和应用，通过在酸解淀粉上接枝马来酸酐三乙醇胺酯来合成石膏转晶剂，并在140℃下进行高强石膏的制备，保温时间长达8小时。该专利技术所述方法中用的石膏转晶剂需要合成，步骤繁琐且成本较高；在制备高强石膏时温度高，保温时间长，能耗大。因此，需要开发一种绿色环保，成本低，能使盐石膏快速转化成二水石膏并制备高强石膏的方法。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种制备α半水石膏的方法，该方法通过添加柠檬酸作为转晶剂，降低了成核速率，能够使水化后的二水石膏粒径增大至42～78μm，且在继续利用该二水石膏制备α半水石膏的过程中加入α半水石膏作晶种，能够制得符合JC/T2038-2010标准规定的α50级别的α半水石膏，不仅解决了盐石膏污染环境的问题，而且能够获得高强度的高强石膏，具有较高的工业应用价值。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种制备α半水石膏的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将盐石膏、柠檬酸、二水石膏晶种与水混合，进行水化反应；所述水化反应后的浆料经固液分离得到二水石膏；(2)所述二水石膏与部分水混合，得到混合液A；将α半水石膏晶种与剩余的水混合，得到混合液B；(3)将所述混合液A和混合液B混合，加入转晶剂，进行激发转晶后经固液分离、干燥和粉磨，得到α半水石膏。本专利技术提供的制备α半水石膏的方法采用柠檬酸作转晶剂来将盐石膏转化为二水石膏，其中，柠檬酸能够延缓水化速率即降低二水石膏的成核速率，同时柠檬酸对晶体的生长速度没有明显抑制作用，当生长速度大于成核速度时，晶体就会长大，且柠檬酸作为食品添加剂，对人体的毒害作用小，是一种绿色、环保的转晶剂，采用柠檬酸未引入钠离子，可有效防止石膏应用后结霜出现霉化现象，且水化反应所需的时间较现有技术短，同时水化率高；本专利技术在将二水石膏转晶为α半水石膏的过程中加入α半水石膏作为晶种，能够促进二水石膏的转晶过程，得到粒度和强度更高的α半水石膏，即工业上常说的高强石膏，本专利技术提供的方法制得α半水石膏可符合JC/T2038-2010标准规定的α50级别，具有良好的工业应用价值。本专利技术对粉磨的操作方式没有限制，可采用本领域技术人员熟知的任何可用于粉磨的方式，例如可以是行星磨，球磨或振动磨。优选地，步骤(1)中所述盐石膏包括粉料盐石膏和/或原卤盐石膏浆料。优选地，所述粉料盐石膏为附着水含量为15～25wt％的盐石膏，附着水含量例如可以是15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％或25wt％。优选地，所述原卤盐石膏浆料的硫酸钙含量为30～35wt％，例如可以是30wt％、30.5wt％、31wt％、31.5wt％、32wt％、32.5wt％、33wt％、33.5wt％、34wt％、34.5wt％或35wt％。优选地，所述原卤盐石膏浆料的液体为含氯化钠的卤水。优选地，所述氯化钠在卤水中的含量为25～35wt％，例如可以是25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％。优选地，步骤(1)中所述柠檬酸的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的0.008～0.015wt％，例如可以是0.008w％、0.0082wt％、0.0084wt％、0.0086wt％、0.0088wt％、0.009wt％、0.01wt％、0.012w％、0.013wt％、0.014wt％或0.015wt％，优选为0.009～0.012wt％。本专利技术将柠檬酸的质量控制在盐石膏中硫酸钙的质量的0.008～0.015wt％，柠檬酸的用量小，对晶体的生长速度没有明显抑制作用，同时能够降低二水石膏的成核速率，使生长速度大于成核速度时，促进晶体生长，从而制得粒度较大的二水石膏。优选地，所述二水石膏晶种的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的18～25wt％，例如可以是18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％或25wt％，优选为19～23wt％。本专利技术将二水石膏晶种的质量控制为盐石膏中硫酸钙的质量的18～25wt％，使其能够更好地促进盐石膏的转晶作用，且能够有效防止晶种过多时晶体无法长大的现象。本专利技术中二水石膏晶种的比表面积不大于160m2·kg-1。本专利技术中的二水石膏晶种可以是连云港金石阳光盐石膏或本专利技术制得的二水石膏。优选为，所述水的质量与盐石膏、柠檬酸和二水石膏晶种的总质量比为2.2～5:1，例如可以是2.2:1、2.5:1、2.7:1、3:1、3.3:1、3.5:1、3.8:1、4:1、4.2:1、4.5:1、4.8:1或5:1，优选为3～4:1。优选地，步骤(1)中所述水化反应的温度为0～42℃，例如可以是0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备α半水石膏的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n(1)将盐石膏、柠檬酸、二水石膏晶种与水混合，进行水化反应；所述水化反应后的浆料经固液分离得到二水石膏；/n(2)所述二水石膏与部分水混合，得到混合液A；将α半水石膏晶种与剩余的水混合，得到混合液B；/n(3)将所述混合液A和混合液B混合，加入转晶剂，进行激发转晶后经固液分离、干燥和粉磨，得到α半水石膏。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备α半水石膏的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将盐石膏、柠檬酸、二水石膏晶种与水混合，进行水化反应；所述水化反应后的浆料经固液分离得到二水石膏；
(2)所述二水石膏与部分水混合，得到混合液A；将α半水石膏晶种与剩余的水混合，得到混合液B；
(3)将所述混合液A和混合液B混合，加入转晶剂，进行激发转晶后经固液分离、干燥和粉磨，得到α半水石膏。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述盐石膏包括粉料盐石膏和/或原卤盐石膏浆料；
优选地，所述粉料盐石膏为附着水含量为15～25wt％的盐石膏；
优选地，所述原卤盐石膏浆料的硫酸钙含量为30～35wt％；
优选地，所述原卤盐石膏浆料的液体为含氯化钠的卤水；
优选地，所述氯化钠在卤水中的含量为25～35wt％。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述柠檬酸的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的0.008～0.015wt％，优选为0.009～0.012wt％；
优选地，所述二水石膏晶种的质量为盐石膏中硫酸钙的质量的18～25wt％，优选为19～23wt％；
优选为，所述水的质量与盐石膏、柠檬酸和二水石膏晶种的总质量比为2.2～5:1，优选为3～4:1。


4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述水化反应的温度为0～42℃，优选为20～35℃；
优选地，所述水化反应在搅拌下进行；
优选地，所述水化反应的搅拌速度为100～250r/min，优选为120～200r/min；
优选地，所述水化反应的时间为20～30h，优选为23～26h。


5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述固液分离包括离心分离；
优选地，所述二水石膏的比表面积≤175.2m2·kg-1，优选二水石膏的比表面积≤160m2·kg-1。


6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合液A中的部分水的质量与二水石膏的质量比为1.5～2.5:1，优选为1.7～2.3:1；
优选地，将所述混合液A加热；
优选地，将所述混合液A加热至90～99℃，优选加热至95～99℃。


7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈甜甜，陈靓，唐永波，朱旭，江涛，王威立，
申请(专利权)人：江苏一夫科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32