以β-半水石膏重结晶制取α-半水石膏的方法技术

以β-半水石膏重结晶制取α-半水石膏的方法，包括如下步骤：（1）制备β-半水石膏（2）制备β-半水石膏混合料浆；（3）重结晶制备α-半水石膏；（4）高强石膏的制成。本发明专利技术突破了传统的高强石膏生产方法及理论的研究范围，开辟了一种生产α-半水石膏的全新的工艺方法，可以有效降低高强石膏的生产能耗，提高生产效率。利于因情适宜的利用天然石膏及工业副石膏生产高强高品质石膏制品，利于减轻环境污染，有利于环境保护。可促进石膏工业的研究和发展，促进石膏材料的改性和应用。

【技术实现步骤摘要】
以β-半水石膏重结晶制取α-半水石膏的方法
本专利技术涉及建筑材料领域，尤其涉及一种以β-半水石膏重结晶制取α-半水石膏的方法，即以二水石膏先干热脱去1.5个结晶水再转化制取高强石膏的方法。
技术介绍
目前，石膏（硫酸钙）存在的状态有二水石膏、半水石膏、Ⅲ型无水石膏、Ⅱ型无水石膏、Ⅰ型无水石膏（又称之为α型无水石膏），其中的二水石膏和半水石膏均呈亚稳定状态，在一定的条件下可互相转化，二水石膏的两个离子层之间的水分子受热逸出3/4即1.5个水分子后，Ca2+与SO42-彼此错开即形成半水石膏；且二水石膏和半水石膏在一定的水相条件下都有溶解和重结晶倾向。二水石膏在不同的受热脱水条件下形成的半水石膏，其微观原子排序上无本质上的差异；但其微观结构上，原子排序结晶的疏松或致密使其在宏观性能上表现出巨大的差异，因而有α型、β型两个不同脱水条件下的极端相晶型。当二水石膏在加压水蒸汽条件下或在酸和盐的水溶液中加热时，即在液相中或在蒸压下（湿热条件下）脱水则可以形成α-半水石膏。当二水石膏在干燥的环境中进行加热脱水时，即在常压下脱水（干热条件下）则可以形成β-半水石膏。以β-半水石膏为主的石膏粉称之为建筑石膏，是将二水石膏在107～200℃的温度下炒制或煅烧成熟石膏，再磨细成粉状物，常用的煅烧生产设备为炒锅、回转窑、彼得磨、沸腾炉。以β-半水石膏矿物为主的建筑石膏粉具有需水量大，凝结硬化快（一般需要加入缓凝剂），体积微膨胀，孔隙率大，耐水性差，抗冻性差，强度低，不耐磨的特点，仅可作为室内粉刷装饰制品、多孔石膏制品和石膏板等，但制取容易，即二水石膏在干热空气中脱去1.5个结晶水很容易，生产效率可以很高。以α-半水石膏为主的石膏称之为高强石膏，是将二水石膏在110～170℃的温度饱和蒸汽压或高浓度盐溶液（盐浓度通常大于石膏质量的10%）中沸煮脱水形成α-半水石膏，常用的煅烧生产设备为卧式或立式蒸压釜（一般需要清洗、干燥设备）。以α-半水石膏矿物为主的高强石膏具有需水量小，凝结硬化较慢，体积稳定，孔隙率较小和轻质，强度好，耐磨等许多优异的性能，除可应用于粉刷、石膏制品的高档材料外，还可应用于很多行业，如用作陶瓷模具、精密制造、工艺美术品、齿科超硬石膏、工程塑料与橡胶制品及石膏基自流平材料等。显然，以二水石膏制造α-半水石膏矿物为主的高强石膏具有广泛的应用前景，是当前石膏材料研究的主要方向，国内外制备α-半水石膏（高强石膏）研究和应用的主要方法有：1）饱和蒸汽加压法：即蒸压法，是将块粒状的二水石膏置于蒸压釜内，通入饱和水蒸汽，于110～170℃温度压蒸一定时间，使二水石膏缓慢脱水转变为α-半水石膏，再经干燥和粉磨，即得α型高强石膏。其缺点是蒸压釜的有效容积利用率低，能耗高，生产效率低。2）常压盐溶液法：实质上是利用硫酸盐之间或硫酸盐与氯盐之间的共结晶特性，即是在常压条件下，将磨细的二水石膏粉置于盐类溶液（共结晶所用盐的质量为二水石膏质量的15%以上）中煮沸一定时间后，再进行过滤，洗涤（除去共结晶的盐份），干燥，粉磨制成高强石膏粉。常压盐溶液法需要压力容器，各工序设备亦较复杂，且制备的α-半水石膏结晶度较差，脱盐及干燥难度大。3）水热法：包括静态水热法和动态水热法，是将粉状二水石膏与加有转晶剂的水溶液混合浆料置于反应釜中，经一定时间的压力蒸煮转化为α-半水石膏，再经压滤或离心脱水，干燥，粉磨制得高强石膏粉。该方法可生产高强（干压强度25～50MPa）和超高强（干压强度50MPa以上）等级石膏粉，但对石膏品位要求高，且工艺复杂，生产效率低，产能较小，能耗高，成本高。4）干闷法：即是将二水石膏置于密封的带隔套的蒸压釡内加热，以部分二水石膏脱下的水形成高温水蒸汽对剩余二水石膏进行压蒸脱水。产品矿物为β-半水石膏和α-半水石膏的混合物，成份波动大，强度不太高。5）折中法：即是介于蒸压和水热法之间的折中法或联合法，在磨细的粉状石膏中加入含羧基（COO-)的低分子量的羧酸盐水溶液如马来酸、柠檬酸钠等，在密闭容器中加压（0.2～0.5Mpa），水热搅拌蒸煮1～3h，再在100～160℃温度下常压干燥1～2h后，磨细制成高强石膏粉。该方法仍然是能耗偏高，成本高。显然，α-半水石膏虽然性能好，但是其制取无论是蒸压还是常压盐溶液法，其脱去1.5个结晶水转化为α-半水石膏速度缓慢，热耗高，生产效率低，综合能耗高，成本高。综上所述，为提高石膏的利用价值和质量需要一种制取α-半水石膏的全新的工艺方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有制取α-半水石膏的方法存在的缺陷，提供一种以β-半水石膏重结晶制取α-半水石膏的方法，生产能耗较低，生产效率较高。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是，以β-半水石膏重结晶制取α-半水石膏的方法，以二水石膏先干热脱去1.5个结晶水，生成β-半水石膏，再将β-半水石膏在外加剂协同作用的湿热环境下，重结晶转化制成α-半水石膏（高强石膏），包括如下步骤：（1）制备β-半水石膏：以通用的干热脱水方法将二水石膏制成β-半水石膏，即将二水石膏在107～200℃的温度下炒制或煅烧成熟石膏，再磨细成粉状物，即得建筑石膏粉；或者在原料二水石膏中加入相当于二水石膏重量1.5－3％的熟石灰后，再制备β-半水石膏；（2）制备β-半水石膏混合料浆：准备相当于步骤（1）所得β-半水石膏（即建筑石膏粉）质量0.3～5%（优选1.0～4.0％，更优选1.4～3.2%）的外加剂，按以下任意一种方法制备β-半水石膏混合料浆：方法一：将外加剂溶于水中，配制成含外加剂的水溶液，将步骤（1）所得β-半水石膏加入温度≥97℃的含外加剂的水溶液中，制成混合料浆；方法二：将一部分外加剂溶于水中，配制成含外加剂的水溶液；将步骤（1）所得β-半水石膏与未溶于水的另一部分外加剂先预混合为均匀粉料，再将均匀粉料加入温度≥97℃的含外加剂的水溶液中，制成混合料浆；方法三：将步骤（1）所得β-半水石膏与全部外加剂先预混合为均匀粉料，再将均匀粉料加入温度≥97℃的水中，制成混合料浆；方法一、二、三中，控制所得混合料浆的含水量（即溶解外加剂和β-半水石膏的用水量）为步骤（1）所得β-半水石膏（即建筑石膏粉）质量的25～250%（优选35～150%，更优选40～100％）；（3）重结晶制备α-半水石膏：将步骤（2）制得的混合料浆于97℃～160℃的湿热条件下（如压蒸或常压水热），经0.5～5.0h（优选1～3h）的溶解重结晶，转化处理制成α-半水石膏，得α-半水石膏料浆；（4）高强石膏的制成：以通用的干燥、粉磨方法将步骤（3）所得的α-半水石膏经直接干燥、粉磨制成高强石膏粉；或经离心或过滤脱水、干燥、粉磨制成高强石膏粉；或经雾化干燥制成高强石膏粉；或将步骤（3）所得的α-半水石膏料浆在温度降至80～99℃时直接浇注成型为高强石膏制品，或经脱去多余水份如离心脱水或过滤脱去多余水浇注成型为高强石膏制品。进一步，步骤（1）中，所述二水石膏为天然二水石膏和/或工业副石膏如磷石膏、脱硫石膏。进一步，步骤（2）中，所述外加剂包括晶种和重结晶调整剂。所述晶种优选为α-半水石膏粉（或市售的高强石膏粉）晶种。所述重结晶调整剂为调整重结晶习性的晶型调整剂，优选如下的至少一种：聚二元醇（本文档来自技高网...

【技术保护点】
以β‑半水石膏重结晶制取α‑半水石膏的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）制备β‑半水石膏：以干热脱水方法将二水石膏制成β‑半水石膏，即将二水石膏在107～200℃的温度下炒制或煅烧成熟石膏，再磨细成粉状物，即得建筑石膏粉；或者在原料二水石膏中加入相当于二水石膏重量1.5－3％的熟石灰后，再制备β‑半水石膏；（2）制备β‑半水石膏混合料浆：准备相当于步骤（1）所得β‑半水石膏质量0.3～5%的外加剂，按以下任意一种方法制备β‑半水石膏混合料浆：方法一：将外加剂溶于水中，配制成含外加剂的水溶液，将步骤（1）所得β‑半水石膏加入温度≥97℃的含外加剂的水溶液中，制成混合料浆；方法二：将一部分外加剂溶于水中，配制成含外加剂的水溶液；将步骤（1）所得β‑半水石膏与未溶于水的另一部分外加剂先预混合为均匀粉料，再将均匀粉料加入温度≥97℃的含外加剂的水溶液中，制成混合料浆；方法三：将步骤（1）所得β‑半水石膏与全部外加剂先预混合为均匀粉料，再将均匀粉料加入温度≥97℃的水中，制成混合料浆；方法一、二、三中，控制所得混合料浆的含水量为步骤（1）所得β‑半水石膏质量的25～250%；所述外加剂包括晶种和重结晶调整剂；（3）重结晶制备α‑半水石膏：将步骤（2）制得的混合料浆于97℃～160℃的湿热条件下，经0.5～5.0h的溶解重结晶，转化处理制成α‑半水石膏，得α‑半水石膏料浆；（4）高强石膏的制成：将步骤（3）所得的α‑半水石膏经直接干燥、粉磨制成高强石膏粉；或经离心或过滤脱水、干燥、粉磨制成高强石膏粉；或经雾化干燥制成高强石膏粉；或将步骤（3）所得的α‑半水石膏料浆在温度降至80～99℃时直接浇注成型为高强石膏制品，或经脱去多余水份如离心脱水或过滤脱去多余水浇注成型为高强石膏制品。...

【技术特征摘要】
1.以β-半水石膏重结晶制取α-半水石膏的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）制备β-半水石膏：以干热脱水方法将二水石膏制成β-半水石膏，即将二水石膏在107～200℃的温度下炒制或煅烧成熟石膏，再磨细成粉状物，即得β-半水石膏粉；或者在原料二水石膏中加入相当于二水石膏重量1.5－3％的熟石灰后，再制备β-半水石膏；（2）制备β-半水石膏混合料浆：准备相当于步骤（1）所得β-半水石膏质量0.3～5%的外加剂，按以下任意一种方法制备β-半水石膏混合料浆：方法一：将外加剂溶于水中，配制成含外加剂的水溶液，将步骤（1）所得β-半水石膏加入温度≥97℃的含外加剂的水溶液中，制成混合料浆；方法二：将一部分外加剂溶于水中，配制成含外加剂的水溶液；将步骤（1）所得β-半水石膏与未溶于水的另一部分外加剂先预混合为均匀粉料，再将均匀粉料加入温度≥97℃的含外加剂的水溶液中，制成混合料浆；方法三：将步骤（1）所得β-半水石膏与全部外加剂先预混合为均匀粉料，再将均匀粉料加入温度≥97℃的水中，制成混合料浆；方法一、二、三中，控制所得混合料浆的含水量为步骤（1）所得β-半水石膏质量的25～250%；所述外加剂包括晶种和重结晶调整剂；（3）重结晶制备α-半水石膏：将步骤（2）制得的混合料浆于97℃～160℃的湿热条件下，经0.5～5.0h的溶解重结晶，转化处理制成α-半水石膏，得α-半水石膏料浆；（4）α-半水石膏的制成：将步骤（3）所得的α-半水石膏经直接干燥、粉磨制成α-半水石膏粉；或经离心或过滤脱水、干燥、粉磨制成α-半水石膏粉；或经雾化干燥制成α-半水石膏粉；或将步骤（3）所得的α-半水石膏料浆在温度降至80～99℃时直接浇注成型为α-半水石膏制品，或经离心脱水或过滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹无忌，尹小林，
申请(专利权)人：湖南省小尹无忌环境能源科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43