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α型半水石膏的研制
摘要 以簡化生產工藝流程，降低生產成本為原則，研究開發了無轉晶劑的兩種生產α型半水石膏工藝。其產品質量可達到：標準稠度低于40%，抗折強度高于10MPa，抗壓強度大于30MPa 。
關鍵詞 α型半水型石膏 轉晶劑 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，前者為規則的結晶體，后者與原料原始形態有關。半水石膏的結晶形態是影響其制品強度的關鍵因素。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、強度低。用β型半水石膏制造的陶瓷模具，有吸水率高的優點，但模具使名用壽命短，不能適應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，膠凝后強度高，俗稱高強半水石膏。用α型半水石膏制造的陶瓷模具強度高，使用壽命長，并可以提高陶瓷表面的光潔度，提高陶瓷產品檔次。但由于α型半水石膏的生產工藝復雜，設備投資 大，生產成本高，售價高，使它使用量受到限制，國內外都把研究開發α型半水石膏粉的新工藝，大幅度降低其生產成本，列為石膏產業的重大攻關課題。
生產α型半水石膏方法很多。但質量相差很大，同一種方法，因受設備條件、控制參數的影響，質量很穩定，筆者研究開發了無添加轉晶劑和有添加轉晶劑兩種生產α型半水石膏工藝，并進行了中試生產，現做些總結，供讀者參考。
2 無轉晶劑生產方法
沒有添加轉晶劑，也可以生產出水膏比低于40%的α型半水石膏，并可降低生產成本，但其工藝技術控制都要求比較高
。
2.1 生成α型半水石膏的工藝原理
二水石膏脫去1.5個結晶水形成半水石膏，其反應式為 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—氣相水的“壓力—溫度”平衡曲線2，并相交于C點，在沒有添加轉晶劑條件下，要制成 α型半水石膏，二水石膏的結晶水要以液態水排出。所以，二水石膏在圖1ABC“溫度—壓力”區間內(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，結晶水能排出。通常蒸壓法生產α型半水石膏，是以飽和蒸汽加熱，蒸壓釜內“溫度—壓力”的關系都在曲線2上，致使二水石膏結晶水可能以液態排出制成α型半水石膏，也可能以汽態水排出制成β型半水石膏。所以用飽和蒸汽蒸壓二水石膏制成的產品，實際上是α型和β型混合的半水石膏，質量難以穩定。
2.2 無轉晶劑生產α型半水石膏工藝流程
根據以上生成α型半水石膏的工藝原理，要生產質量優良的α型半水石膏，就要使蒸壓釜內溫度和壓力在圖1ABC區間內。為此，我們研究開發了新工藝流程：先將天然石膏敲成小塊狀，清洗干凈后，裝入蒸壓釜。為了使干燥時熱氣體均勻流動，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，它使蒸壓釜內液態水不斷上下循環流動。保持釜內各部位二水石膏溫度均勻。圖2中3為電加熱器(大生產可用其它能源加熱)，對循環水進行加熱，調 整加熱器給循環水的供熱量，可命名蒸壓釜內液態水保持工藝要求的溫度。調整進口A的蒸汽壓力，使蒸壓釜內保持工藝要求的壓力。進口C的蒸氣是用于初始液態水升溫加熱和配合加熱器3控制蒸壓釜內液態水溫度。為了使生產的α型半水石膏不搬動， 在同一蒸壓釜內進行干燥。在圖2中，設計了干燥熱空氣鼓入口D和抽出口B。干燥時，在B抽汽的同時，由D鼓入干熱空氣，對已生成的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α型半水石膏工藝特點
該生產α型半水石膏工藝和其它蒸壓法工藝相比，有如下特點：
1.蒸壓釜 2.熱水泵 3.電加熱器 A.蒸汽進口 B.干燥余氣抽出口 C.蒸氣進口 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水中，通過調整加熱器供熱量和蒸汽進口A的蒸汽壓力，使二水石膏保持在圖1ABC區間“溫度—壓力”內，進行加熱，結晶水全部以液態排出，確保二水石膏全部生成α型半水石膏。
b.在一個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強度，也使生成的α型半水石膏不會因裝卸、搬移而降溫轉化回到二水石膏。
c.該工藝不需加任何轉晶劑，可降低成本，還省去清洗媒晶劑的離心脫水設備。
2.4 工藝控制與技術參數
雖然二水石膏在圖1ABC“溫度—壓力”區間內都可以生成α型半水石膏，但在ABC區間內，溫度和壓力不同，生成的α型半水石膏質量也有所差別，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，縮短蒸壓時間，可降低成本，但產品質量有所下降。我們經過多次實驗，溫度在125~1350C，壓力在0.25~0.37MPa范圍內最適合。蒸壓時間除與溫度、壓力有關系外，還與二水石膏塊度大小有關。塊度大延長蒸壓時
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