α型半水石膏的研制

α型半水石膏的研制

摘要 以簡化生產(chǎn)工藝流程，降低生產(chǎn)成本為原則，研究開發(fā)了無轉(zhuǎn)晶劑的兩種生產(chǎn)α型半水石膏工藝。其產(chǎn)品質(zhì)量可達(dá)到：標(biāo)準(zhǔn)稠度低于40%，抗折強(qiáng)度高于10MPa，抗壓強(qiáng)度大于30MPa 。
關(guān)鍵詞 α型半水型石膏 轉(zhuǎn)晶劑 成本

1 前言

石膏是一種多功能氣硬性膠凝材料，但根據(jù)制作條件的不同，可獲得α型半水石膏或β型半石膏。其制品的功能與性能均有明顯差異，前者為規(guī)則的結(jié)晶體，后者與原料原始形態(tài)有關(guān)。半水石膏的結(jié)晶形態(tài)是影響其制品強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。常壓炒制的β型半水石膏的比容大、水膏比大，膠凝后氣孔率高、強(qiáng)度低。用β型半水石膏制造的陶瓷模具，有吸水率高的優(yōu)點(diǎn)，但模具使名用壽命短，不能適應(yīng)于壓力較高的滾壓成形。以過蒸壓法、水熱法等不同的工藝方法制得α型半水石膏為致密的短柱狀晶體，比容小、水膏比小，膠凝后強(qiáng)度高，俗稱高強(qiáng)半水石膏。用α型半水石膏制造的陶瓷模具強(qiáng)度高，使用壽命長，并可以提高陶瓷表面的光潔度，提高陶瓷產(chǎn)品檔次。但由于α型半水石膏的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，設(shè)備投資 大，生產(chǎn)成本高，售價(jià)高，使它使用量受到限制，國內(nèi)外都把研究開發(fā)α型半水石膏粉的新工藝，大幅度降低其生產(chǎn)成本，列為石膏產(chǎn)業(yè)的重大攻關(guān)課題。
生產(chǎn)α型半水石膏方法很多。但質(zhì)量相差很大，同一種方法，因受設(shè)備條件、控制參數(shù)的影響，質(zhì)量很穩(wěn)定，筆者研究開發(fā)了無添加轉(zhuǎn)晶劑和有添加轉(zhuǎn)晶劑兩種生產(chǎn)α型半水石膏工藝，并進(jìn)行了中試生產(chǎn)，現(xiàn)做些總結(jié)，供讀者參考。

2 無轉(zhuǎn)晶劑生產(chǎn)方法
沒有添加轉(zhuǎn)晶劑，也可以生產(chǎn)出水膏比低于40%的α型半水石膏，并可降低生產(chǎn)成本，但其工藝技術(shù)控制都要求比較高
。
2.1 生成α型半水石膏的工藝原理
二水石膏脫去1.5個(gè)結(jié)晶水形成半水石膏，其反應(yīng)式為 CaSO4·2H2O=CaSO4· H2O 1.5H2O在不同壓力下二水石膏脫水形成半水石膏石膏的溫度也不同。圖1中曲線1為二水石膏——半水石膏的“壓力——溫度”平衡曲線。從圖上可以看出，曲線1非常接近液相水—?dú)庀嗨�的“壓力—溫度”平衡曲線2，并相交于C點(diǎn)，在沒有添加轉(zhuǎn)晶劑條件下，要制成 α型半水石膏，二水石膏的結(jié)晶水要以液態(tài)水排出。所以，二水石膏在圖1ABC“溫度—壓力”區(qū)間內(nèi)(圖中斜線陰影部分)就容易制成α型半水石膏。在曲線2的下方就制成β型半水石膏；在曲線1的上方，結(jié)晶水能排出。通常蒸壓法生產(chǎn)α型半水石膏，是以飽和蒸汽加熱，蒸壓釜內(nèi)“溫度—壓力”的關(guān)系都在曲線2上，致使二水石膏結(jié)晶水可能以液態(tài)排出制成α型半水石膏，也可能以汽態(tài)水排出制成β型半水石膏。所以用飽和蒸汽蒸壓二水石膏制成的產(chǎn)品，實(shí)際上是α型和β型混合的半水石膏，質(zhì)量難以穩(wěn)定。

2.2 無轉(zhuǎn)晶劑生產(chǎn)α型半水石膏工藝流程
根據(jù)以上生成α型半水石膏的工藝原理，要生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)良的α型半水石膏，就要使蒸壓釜內(nèi)溫度和壓力在圖1ABC區(qū)間內(nèi)。為此，我們研究開發(fā)了新工藝流程：先將天然石膏敲成小塊狀，清洗干凈后，裝入蒸壓釜。為了使干燥時(shí)熱氣體均勻流動(dòng)，二水石膏需分層堆裝，每層20cm，層間隔5cm。然后往蒸壓釜注入水，使二水石膏全部浸泡在水中。詳見圖2工藝流程簡圖。圖2中2為熱水泵，它使蒸壓釜內(nèi)液態(tài)水不斷上下循環(huán)流動(dòng)。保持釜內(nèi)各部位二水石膏溫度均勻。圖2中3為電加熱器(大生產(chǎn)可用其它能源加熱)，對(duì)循環(huán)水進(jìn)行加熱，調(diào) 整加熱器給循環(huán)水的供熱量，可命名蒸壓釜內(nèi)液態(tài)水保持工藝要求的溫度。調(diào)整進(jìn)口A的蒸汽壓力，使蒸壓釜內(nèi)保持工藝要求的壓力。進(jìn)口C的蒸氣是用于初始液態(tài)水升溫加熱和配合加熱器3控制蒸壓釜內(nèi)液態(tài)水溫度。為了使生產(chǎn)的α型半水石膏不搬動(dòng)， 在同一蒸壓釜內(nèi)進(jìn)行干燥。在圖2中，設(shè)計(jì)了干燥熱空氣鼓入口D和抽出口B。干燥時(shí)，在B抽汽的同時(shí)，由D鼓入干熱空氣，對(duì)已生成的α型半水石膏直接干燥。為了降低能耗，蒸壓釜、加熱器和管道都要外加保溫層。

2.3 該生產(chǎn)α型半水石膏工藝特點(diǎn)
該生產(chǎn)α型半水石膏工藝和其它蒸壓法工藝相比，有如下特點(diǎn)：
1.蒸壓釜 2.熱水泵 3.電加熱器 A.蒸汽進(jìn)口 B.干燥余氣抽出口 C.蒸氣進(jìn)口 D.干燥熱空氣鼓入口 E.排水口
a.二水石膏全部浸泡在液態(tài)水中，通過調(diào)整加熱器供熱量和蒸汽進(jìn)口A的蒸汽壓力，使二水石膏保持在圖1ABC區(qū)間“溫度—壓力”內(nèi)，進(jìn)行加熱，結(jié)晶水全部以液態(tài)排出，確保二水石膏全部生成α型半水石膏。
b.在一個(gè)蒸壓釜中相繼完成蒸壓和干燥二道工序，既大大降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，也使生成的α型半水石膏不會(huì)因裝卸、搬移而降溫轉(zhuǎn)化回到二水石膏。
c.該工藝不需加任何轉(zhuǎn)晶劑，可降低成本，還省去清洗媒晶劑的離心脫水設(shè)備。

2.4 工藝控制與技術(shù)參數(shù)
雖然二水石膏在圖1ABC“溫度—壓力”區(qū)間內(nèi)都可以生成α型半水石膏，但在ABC區(qū)間內(nèi)，溫度和壓力不同，生成的α型半水石膏質(zhì)量也有所差別，它們的晶體形狀也有所不同。溫度升高，壓力降低，可以使二水石膏脫水生成α型半水石膏的速度加快，縮短蒸壓時(shí)間，可降低成本，但產(chǎn)品質(zhì)量有所下降。我們經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，溫度在125~1350C，壓力在0.25~0.37MPa范圍內(nèi)最適合。蒸壓時(shí)間除與溫度、壓力有關(guān)系外，還與二水石膏塊度大小有關(guān)。塊度大延長蒸壓時(shí)

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