阅读说明：本技术 一种α高强石膏的生产工艺 (Production process of alpha high-strength gypsum ) 是由 李银保 卢文运 朱向红 曹德生 季娟 娄广辉 徐亚中 巴太斌 李文锋 张伟超 李 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于固体废弃物综合利用领域,具体涉及工业副产石膏的回收利用领域,更具体涉及一种α高强石膏的生产工艺,包括以下步骤：向工业副产石膏中加水搅拌,至工业副产石膏呈半干塑状,再经均化陈化、打散处理后,加入石膏晶种、媒晶剂,并加水搅拌至混合物料呈半干塑状,随后进行装盘布料入反应釜,通入蒸汽,在120～140℃下,进行湿热脱水反应2～3h后制得α高强石膏。由本发明制得的α高强石膏均能达到JC/T2038-2010标准中对α高强石膏的最低强度要求,并且,本发明制备α高强石膏的方法具有成本低、绿色节能的优点。(The invention belongs to the field of comprehensive utilization of solid wastes, particularly relates to the field of recycling of industrial byproduct gypsum, and more particularly relates to a production process of alpha high-strength gypsum, which comprises the following steps: adding water into the industrial byproduct gypsum, stirring until the industrial byproduct gypsum is in a semi-dry plastic shape, homogenizing, aging, scattering, adding gypsum seed crystals and a mordant, adding water, stirring until the mixed material is in a semi-dry plastic shape, then loading, distributing into a reaction kettle, introducing steam, and carrying out a damp-heat dehydration reaction for 2-3 hours at 120-140 ℃ to obtain the alpha high-strength gypsum. The alpha high-strength gypsum prepared by the method can meet the minimum strength requirement of JC/T2038-2010 standard on the alpha high-strength gypsum, and the method for preparing the alpha high-strength gypsum has the advantages of low cost, greenness and energy conservation.)

一种α高强石膏的生产工艺

技术领域

本发明属于固体废弃物综合利用领域，具体涉及工业副产石膏的回收利用领域，更具体涉及一种利用工业副产石膏进行α高强石膏的生产工艺。

背景技术

截止2015年底，我国工业副产石膏每年排放总量约为185Mt；其中仅磷石膏累计堆存量约为300Mt左右，脱硫石膏累计堆存量约为150Mt，其它工业副产石膏如钛石膏、废陶模石膏、芒硝石膏、氟石膏、盐石膏、柠檬石膏等近年来呈逐步增加趋势，大多都作为废物堆放，对环境造成严重的污染。

为了实现资源的综合利用，同时减少环境污染，国内也逐渐开始以脱硫石膏、柠檬酸废渣或磷石膏等工业副产石膏为原料来生产α高强石膏，但是，目前缺乏对工业副产石膏的共性关键技术，尤其是缺乏对工业副产石膏的低成本预处理技术以及大规模、高附加值、高性能的高端产品的应用技术。传统工艺和设备普遍存在产品质量波动大，单线规模小、单机产量低、运行稳定性欠佳、工艺技术水平低、设备简陋粗放，生产线工艺操控与调节难度大、作坊式作业环境差、能耗高、能效低、自动化水平较低等问题，不能满足大规模工业化生产的要求，已经成为制约我国相关工业领域可持续发展的瓶颈之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用工业副产石膏制备α高强石膏的工艺，具有成本低、绿色节能的优点。

基于上述目的，本发明采用如下技术方案：一种α高强石膏的生产工艺，包括以下步骤：

（1）向工业副产石膏中加水搅拌，至工业副产石膏呈半干塑状；

（2）将半干塑状的工业副产石膏堆放陈化；

（3）向打散后的工业副产石膏中加入石膏晶种和媒晶剂，并加水搅拌至混合物料呈半干塑状；

（4）将半干塑状的混合物料装盘布料入反应釜，通入蒸汽，在120～140℃下，湿热脱水反应2～3h后制得α高强石膏。

进一步地，所述石膏晶种为α高强石膏干粉。

进一步地，所述步骤（4）制得的α高强石膏经烘干磨粉后得到α高强石膏干粉，并将制得的α高强石膏干粉作为石膏晶种使用。

初次生产采用商业购买的α高强石膏干粉作为石膏晶种；当制得α高强石膏成品后，采用步骤（4）制得的α高强石膏经烘干磨粉后得到的α高强石膏干粉作为石膏晶种使用，可以有效降低石膏晶种的成本。

进一步地，石膏晶种的添加量为原料工业副产石膏重量的10%～15%（w/w）；所述媒晶剂的添加量为原料工业副产石膏重量的0.05%～0.15%（w/w）。

进一步地，媒晶剂是由工业盐类和有机酸按照重量比1:1混合得到的组合物。

优选地，媒晶剂是由硫酸铝和柠檬酸按照重量比1:1混合得到的组合物。

进一步地，工业副产石膏为磷石膏、脱硫石膏、钛石膏中的一种或多种。

进一步地，当工业副产石膏中含有磷石膏时，需要向工业副产石膏中加入改性剂，改性剂的添加量为磷石膏重量的1～3%。

进一步地，所采用的改性剂为氧化钙粉末。

进一步地，步骤（4）湿热脱水反应产生的外排水循环作为步骤（1）和步骤（3）用水。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）本发明制备α高强石膏工艺过程中，工业副产石膏原料呈半干塑状态，即降低原料中水分含量，有利于缩短湿热脱水反应时间，从而节约蒸汽的消耗，降低能耗。

（2）本发明制备α高强石膏工艺过程中，将湿热脱水过程中产生的外排水循环利用于工艺过程中，有利于水资源的循环利用，同时，有效避免废水排出，使得本发明工艺过程具有绿色节能的优点。

（3）α高强石膏是绿色新型节能高效材料，本发明制备α高强石膏工艺具有生产能耗低，工艺过程相对简单，利用废材，节约资源，保护环境，产品性能好，强度高，非常适合未来装配式建筑和新型石膏建材发展需要。

附图说明

图1为本发明的制备工艺路线图。

具体实施方式

实施例利用含有磷石膏的工业副产石膏制备α高强石膏工艺

一种利用工业副产石膏制备α高强石膏工艺，具体过程如下：

（1）将工业副产石膏原料利用破碎机破碎后置于反应容器内，若工业副产石膏原料中含有磷石膏，则需向反应容器内加入一定量的氧化钙粉末，加入氧化钙粉末的用量以磷石膏重量的百分比计；若工业副产石膏原料中不含有磷石膏，则不必加入氧化钙粉末。具体工业副产石膏原料如表1所示。将工业副产石膏原料或加入氧化钙粉末的工业副产石膏原料进行搅拌混匀，在搅拌的过程中，向反应容器中加入水，至混合物料呈半干塑状态，停止加水。其中，氧化钙粉末与水反应生成的氢氧化钙，用于中和磷石膏中呈游离态的磷酸、硫酸等酸性物质，使得含有磷石膏的工业副产石膏的pH呈中性。

图1为利用含有磷石膏的工业副产石膏制备α高强石膏的工艺过程，在制备过程中需要向工业副产石膏原料中加入改性剂，即氧化钙粉末。

（2）将上述搅拌后的混合物料进行堆放，使得工业副产石膏在自然条件下进行均化陈化，使混合物料中各组成混合均匀，增加混合物料内离子交换的时间，从而进一步去除混合物料内杂质。

（3）将均化陈化后的工业副产石膏利用打散机打散，打散后混合物料的粒径在2~45μm之间，将打散后的混合物料置于高速强力搅拌槽中，并向高速强力搅拌槽中加入一定量的石膏晶种、媒晶剂，并加水搅拌至混合物料呈半干塑状态。

其中，石膏晶种可以是市售的α高强石膏干粉，也可以是参照本发明方法制得的α高强石膏经烘干磨粉后得到的α高强石膏干粉，具体过程为：将制得的α高强石膏置于回转烘干机中进行烘干，将烘干后的α高强石膏利用磨机进行分散度调整，制得α高强石膏干粉。

α高强石膏干粉的添加量以原料工业副产石膏重量的百分比计，以α高强石膏干粉作为石膏晶种，有利于工业副产石膏的脱水结晶。并且，以本发明制备的α高强石膏经烘干磨粉得到的α高强石膏干粉作为石膏晶种，有效降低了生产成本。

媒晶剂采用硫酸铝和柠檬酸按照重量比1:1混合制得的混合物，媒晶剂的添加量以原料工业副产石膏总重的百分比计，加入媒晶剂有利于促使石膏晶种的形状达到最佳长宽比，使之形成短柱状。

（4）将搅拌后呈半干塑状态的物料进行装盘布料，送入反应釜中，通入饱和蒸汽加热，控制反应釜的温度和反应时间，使得物料在湿热反应环境下发生脱水反应，从而制得α高强石膏。

反应结束后，反应釜产生的外排水再次用于将改性剂、工业副产石膏原料湿润混匀，还用于将媒晶剂、石膏晶种湿润后与改性后的工业副产石膏混合，即将外排水充分循环利用于α高强石膏的制备过程中，具有节约水资源的优点，同时有效避免整个反应过程中废水排出，使得利用工业副产石膏制备α高强石膏的工艺过程绿色环保。

上述制备α高强石膏工艺过程中所涉及参数的具体值如表1所示，同时，依照JC/T2038-2010《α高强石膏》标准中所述α高强石膏强度的检测方法，对按照表1中参数制得的α高强石膏进行强度测定，并将强度测定结果录入表1。

由表1中α高强石膏的强度测定结果可知，依照本发明所述方法制得的α高强石膏烘干抗压强度为30～50MPa。在JC/T2038-2010《α高强石膏》标准中规定α高强石膏具有α25、α30、α40、α50四个强度标准，对烘干抗压强度的要求依次为25MPa、30MPa、40MPa、50MPa。由此可知，依照实施例1制得的α高强石膏能够达到α30的强度标准，实施例2、实施例3、实施例4和实施例6制得的α高强石膏能够达到α40的强度标准，实施例5制得的α高强石膏能够达到α50的强度标准。综上所述，由本发明所述方法制得的α高强石膏其烘干抗压强度均能达到JC/T2038-2010《α高强石膏》标准中规定的最低强度要求。