一种工业副产磷石膏制备超高强α半水石膏的方法与流程

一种工业副产磷石膏制备超高强
α
半水石膏的方法
技术领域
1.本发明涉及一种工业副产磷石膏制备超高强α半水石膏的方法，属于建筑材料技术领域。


背景技术：

2.磷石膏（phosphorous gypsum）是湿法磷酸、磷复肥生产所得到的工业副产物，主要成分为caso4·
2h2o，每生产1tp2o5就会产生4~5t磷石膏。磷石膏中含有磷、氟、有机质等多种有害杂质导致其性能极不稳定，利用率低，大量堆存；磷石膏的长期堆存不仅占用了大量的土地资源，且磷石膏中的水溶磷、水溶氟等杂质浸入土壤、河流，对土壤、河流造成污染，并由此带来一系列生态问题。以磷石膏为原料转晶制备α半水石膏是实现磷石膏高值化利用的有效途径之一。
3.α半水石膏（α-caso4·
0.5h2o）是一种性能优越、强度高、应用广泛的胶凝材料，水化硬化过程需水量较少、产生热量低、制品强度高。以α半水石膏为原料的高强石膏制品应用于陶瓷模具、精密铸造、工艺美术品、齿科超硬材料、自流平、砂浆和防火门芯板等各个领域。
4.脱氟渣为污水制备饲料级磷酸氢钙过程中脱氟产生的渣，其主要成分为磷酸钙、氟化钙等。通过研究发现在磷石膏水洗预处理过程中掺入适量脱氟渣，可提高其制备出的α半水石膏力学性能。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是磷石膏制备出的α半水石膏产品强度低的问题，以及磷石膏基α半水石膏产品强度低不能满足防火门芯板、地暖板、自流平、陶瓷模具石膏等下游产品要求的问题。
6.本发明的技术方案：一种工业副产磷石膏制备超高强α半水石膏的方法，具体步骤为：（1）磷石膏预处理净化：取磷石膏掺入脱氟渣水洗除杂；（2）配置转晶剂溶液：取氢氧化钙、丁二酸、马来酸、酒石酸钾钠、柠檬酸钠、硫酸铝加水溶解配置成转晶剂溶液；（3）搅拌：取步骤（1）净化后的磷石膏在搅拌机中加入步骤（2）配置的转晶剂溶液搅拌均匀；（4）蒸压反应：将步骤（3）搅拌均匀混有转晶剂的磷石膏料输送至蒸压釜中，密封，设置反应温度、搅拌速率，升温至反应温度后恒温反应一段时间；（5）干燥、粉磨：蒸压反应完成后，泄压，出釜，干燥后粉磨得超高强α半水石膏。
7.上述方法中，所述步骤（1）脱氟渣掺入量为磷石膏干基质量分数的1~5%。
8.上述方法中，所述步骤（1）磷石膏水洗净化后ph为5~6.5。
9.上述方法中，所述步骤（1）磷石膏原料二水硫酸钙含量＞85%。
10.所述步骤（2）中转晶剂溶液是按如下比例配置的：氢氧化钙为磷石膏干基质量的0.1~2%；丁二酸为磷石膏干基质量的0.05~1%；马来酸为磷石膏干基质量的0.05~1%；酒石酸钾钠为磷石膏干基质量的0.05~1%；柠檬酸钠为磷石膏干基质量的0.05~1%；硫酸铝为磷石膏干基质量的0~1%；水为磷石膏干基质量的5~20% 。
11.上述方法中，所述步骤（3）中的搅拌速率为5~120r/min。
12.上述方法中，所述步骤（4）中的反应温度为120℃~160℃。
13.上述方法中，所述步骤（4）中的恒温反应时间为20~120min。
14.上述方法中，所述步骤（5）干燥温度为80℃~130℃。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明制备α半水石膏流程简单，制备的α半水石膏晶体形貌好，结构完整强度高，水化过程需水量低，适应性好，磷石膏原料不断波动的情况下仍能制备出质量稳定超过标准jc/t2038-2010 α50最高等级的α超高强石膏；制备过程转晶剂的添加量小，具有成本优势；易于在下游防火门芯板、地暖板、自流平、陶瓷模具等下游产品中进行推广应用。
附图说明
16.图1是本发明实施例1制备的α半水石膏晶体形貌图；图2是本发明实施例1制备的α半水石膏晶体形貌图；图3是本发明实施例1制备的α半水石膏检测结果。
17.下面结合实施例对发明作进一步说明，但并不作为对本发明限制的依据。
具体实施方式
18.实施例1取4kg品位为89.6%的磷石膏掺入1.2%的脱氟渣水洗至ph为5.5，取氢氧化钙10.36g、丁二酸11.06g、马来酸25.79g、酒石酸钾钠39.25g、柠檬酸钠19.96g、硫酸铝3.41g加入420g水配置成转晶剂溶液，将原料同转晶剂在搅拌机中搅拌均匀后转移至蒸压反应釜中，设置反应温度142℃，搅拌速率60r/min，升温至反应温度后恒温反应70min泄压出釜，100℃烘干后粉磨得α超高强石膏产品，产品晶体形貌见图1、图2，经检测初凝时间为18min，终凝时间为24min，2h抗折强度为7.2mpa，烘干抗压强度为67.8mpa，质检结果见图3。
19.实施例2取4kg品位为85.1%的磷石膏掺入3.0%的脱氟渣水洗至ph为6.5，取氢氧化钙78.9g、丁二酸20.39g，马来酸9.79g、酒石酸钾钠9.52g、柠檬酸钠39.01g、硫酸铝41.22g加入380g水配置成转晶剂溶液，将原料同转晶剂在搅拌机中搅拌均匀后转移至蒸压反应釜中，设置反应温度150℃，搅拌速率70r/min，升温至反应温度后恒温反应60min泄压出釜，120℃烘干后粉磨得α超高强石膏产品，经检测初凝时间为20min，终凝时间为25min，2h抗折强度为6.5mpa，烘干抗压强度为60.4mpa。
20.实施例3取4kg品位为91.3%的磷石膏掺入1.9%的脱氟渣水洗至ph为6.1，取氢氧化钙60.3g、丁二酸34.32g、马来酸40.79g、酒石酸钾钠28.85g、柠檬酸钠3.15、硫酸铝21.64g加入500g水配置成转晶剂溶液，将原料同转晶剂在搅拌机中搅拌均匀后转移至蒸压反应釜
中，设置反应温度155℃，搅拌速率48r/min，升温至反应温度后恒温反应35min泄压出釜，90℃烘干后粉磨得α超高强石膏产品，经检测初凝时间为14min，终凝时间为18min，2h抗折强度为7.1mpa，烘干抗压强度为70.3mpa。
21.实施例4取4kg品位为90.3%的磷石膏掺入5.0%的脱氟渣水洗至ph为5.7，取氢氧化钙24.1g、丁二酸2.51g、马来酸36.79g、酒石酸钾钠16.75g、柠檬酸钠13.65g加入285g水配置成转晶剂溶液，将原料同转晶剂在搅拌机中搅拌均匀后转移至蒸压反应釜中，设置反应温度138℃，搅拌速率37r/min，升温至反应温度后恒温反应100min泄压出釜，80℃烘干后粉磨得α超高强石膏产品，经检测初凝时间为17min，终凝时间为22min，2h抗折强度为6.9mpa，烘干抗压强度为58.9mpa。
22.实施例5取4kg品位为87.7%的磷石膏掺入4.1%的脱氟渣水洗至ph为5.9，取氢氧化钙43.22g、丁二酸40.19g、马来酸2.65g、酒石酸钾钠2.01g、柠檬酸钠32.17g加入500g水配置成转晶剂溶液，将原料同转晶剂在搅拌机中搅拌均匀后转移至蒸压反应釜中，设置反应温度160℃，搅拌速率90r/min，升温至反应温度后恒温反应30min泄压出釜，125℃烘干后粉磨得α超高强石膏产品，经检测初凝时间为24min，终凝时间为29min，2h抗折强度为7.5mpa，烘干抗压强度为78.3mpa。
23.对比例1对比例1与实施例1的区别在于，磷石膏水洗净化过程中未掺入脱氟渣。
24.该条件下反应得到的α高强石膏样品经检测初凝时间为16min，终凝时间为21min，2h抗折强度为5.6mpa，烘干抗压强度为46.3mpa。
25.对比例2对比例2与实施例2的区别在于，磷石膏水洗净化过程中未掺入脱氟渣。
26.该条件下反应得到的α高强石膏样品经检测初凝时间为18min，终凝时间为23min，2h抗折强度为4.9mpa，烘干抗压强度为38.7mpa。
27.对比例3对比例3与实施例3的区别在于，磷石膏水洗净化过程中掺入10%脱氟渣。
28.该条件下反应得到的α高强石膏样品经检测初凝时间为62min，终凝时间为78min，2h抗折强度为3.9mpa，烘干抗压强度为28.3mpa。