專利名稱：α型超高強(qiáng)石膏的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種a型超高強(qiáng)石膏的制備方法。
背景技術(shù)：
a型超高強(qiáng)石膏(也稱作K石膏)因其強(qiáng)度和硬度高，可安全地進(jìn)行精加工作業(yè)?，F(xiàn)已被廣泛用于醫(yī)用、航空、船舶、汽車、精密鑄造、塑料、建筑藝術(shù)和工藝美術(shù)等領(lǐng)域，例如超硬齒科用石膏模型、超高強(qiáng)模型石膏、鑄造用k石膏、船舶電纜密封石膏等。傳統(tǒng)的k石膏的生產(chǎn)工藝都是利用天然石膏采用蒸壓法制備，此工藝所需壓力一 般在0.8 1. OMPa，蒸壓時(shí)間為8h，蒸壓結(jié)束后再進(jìn)行烘干。因此，對生產(chǎn)設(shè)備要求高、能耗大。此外，天然石膏屬于不可再生的礦產(chǎn)資源，開采天然石膏必然造成環(huán)境的影響。此夕卜，由于天然石膏資源的有限性，導(dǎo)致其價(jià)格逐年升高。另一方面，脫硫石膏是來自排煙脫硫工業(yè)，是顆粒細(xì)小、品味高的硫酸鈣晶體。而隨著煤資源的大量消耗，產(chǎn)生了大量的脫硫石膏。然而，由于脫硫石膏顆粒比較細(xì)小堆積密實(shí)，因此用傳統(tǒng)的工藝制備k石膏會(huì)存在壓力相對較高，操作危險(xiǎn)性高，晶體發(fā)育不完全的缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種具有工藝簡單、安全系數(shù)高、能耗低的a型超高強(qiáng)石膏的制備方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的a型超高強(qiáng)石膏的制備方法，包括以下步驟a)將可溶性無機(jī)鹽溶于水，得到鹽水溶液；b)將脫硫石膏、天然石膏或其混合物加入所述鹽水溶液中，得到預(yù)混液；c)將轉(zhuǎn)晶劑添加到所述預(yù)混液中，得到反應(yīng)液；以及d)將所述反應(yīng)液加熱至60 100°C并在恒溫、常壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)晶，對轉(zhuǎn)晶后的反應(yīng)液進(jìn)行過濾，得到a型超高強(qiáng)石膏。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的a型超高強(qiáng)石膏的制備方法，可以在常壓下制備a型超高強(qiáng)石膏，因此安全系數(shù)高、能耗低。此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的a型超高強(qiáng)石膏的制備方法，不僅可以采用天然石膏作為原料，還可以以脫硫石膏作為原料來制備a型超高強(qiáng)石膏，因此可以進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本和能耗。此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的a型超高強(qiáng)石膏的制備方法，制備所得的a型超高強(qiáng)石膏晶體為均一的短柱狀，解決了利用脫硫石膏制備k石膏存在的晶體發(fā)育不完全的問題，從而增加了強(qiáng)度。此外，縮短了工藝時(shí)間、降低了成本。另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的a型超高強(qiáng)石膏的制備方法還可以具有如下技術(shù)特征
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述反應(yīng)液中含有可溶性無機(jī)鹽2 5重量份，轉(zhuǎn)晶劑0.1 I重量份,脫硫石膏、天然石膏或其混合物80 120重量份,水120 180重量份。在本發(fā)明的一些示例中，所述可溶性無機(jī)鹽包括可溶性氯化鹽、可溶性硝酸鹽或其組合。有利地，所述可溶性氯化鹽包括氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂中的一種或多種。有利地，所述可溶性硝酸鹽包括硝酸銨、硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鈣中的一種或多種。有利地，所述轉(zhuǎn)晶劑包括硫酸鋁和選自檸檬酸、檸檬酸三鈉、酒石酸、酒石酸鉀、酒石酸鈉、酒石酸鉀鈉、乙酸、乙酸鉀、乙酸鈉中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述反應(yīng)液中含有氯化鈣2重量份，硝酸銨2重量份，硝酸鈉I重量份，朽1檬酸0. 01重量份,硫酸招0. 2重量份,脫硫石骨100重量份,水 150重量份。有利地，在所述步驟a)中，一邊攪拌一邊將硝酸銨、氯化鈣以及硝酸鈉溶解于水中，待溶解后加熱至70°C。有利地，在所述步驟d)中，將所述反應(yīng)液加熱至沸騰并在恒溫、常壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)晶2 4小時(shí)。有利地，a型超高強(qiáng)石膏的制備方法進(jìn)一步包括以下步驟e)對所述a型超高強(qiáng)石膏進(jìn)行洗滌、干燥，得到高純a型超高強(qiáng)石膏。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的a型超高強(qiáng)石膏的制備方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。需要理解的是，下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的a型超高強(qiáng)石膏的制備方法，包括以下步驟a)將可溶性無機(jī)鹽溶于水，得到鹽水溶液。關(guān)于所使用的可溶性無機(jī)鹽沒有特殊的限制，只要具有較高的溶解度即可。例如，在本發(fā)明的一些示例中，可溶性無機(jī)鹽可以使用可溶性氯化鹽、可溶性硝酸鹽或其組合。通過使用該類可溶性氯化鹽、可溶性硝酸鹽或其組合，可以有效地降低二水石膏和半水石膏相轉(zhuǎn)變點(diǎn)，使其水溶液沸點(diǎn)上升。 作為可溶性氯化鹽，例如可以使用常用的氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂中的一種或多種。作為可溶性硝酸鹽，例如可以使用常用的硝酸銨、硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鈣中的一種或多種。其中，從提高后續(xù)步驟中所加入的試劑的溶解速率、混合均勻性等方面考慮，可以將在可溶性無機(jī)鹽，例如硝酸銨、氯化鈣以及硝酸鈉等溶解后加熱至70°C。b)將脫硫石膏、天然石膏或其混合物加入所述鹽水溶液中，得到預(yù)混液。其中，從節(jié)約成本、有效利用工業(yè)副產(chǎn)物等觀點(diǎn)考慮，可以單獨(dú)使用脫硫石膏。c)將轉(zhuǎn)晶劑添加到所述預(yù)混液中，得到反應(yīng)液。關(guān)于所述轉(zhuǎn)晶劑沒有特殊的限制，例如可以使用硫酸鋁(Al2(SO4)3)和有機(jī)酸、或硫酸鋁和有機(jī)酸鹽。有利地，所述轉(zhuǎn)晶劑包括硫酸鋁和選自檸檬酸(C4H6O6)、檸檬酸三鈉、酒石酸、酒石酸鉀、酒石酸鈉、酒石酸鉀鈉、乙酸、乙酸鉀、乙酸鈉中的一種或多種。
其中，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述反應(yīng)液中含有可溶性無機(jī)鹽2 5重量份，轉(zhuǎn)晶劑0.1 I重量份，脫硫石膏、天然石膏或其混合物80 120重量份，水120 180重量份。優(yōu)選地，所述反應(yīng)液中含有氯化鈣2重量份，硝酸銨2重量份，硝酸鈉I重量份，朽1檬酸0. 01重量份，硫酸招0. 2重量份，脫硫石骨100重量份,水150重量份。d)將所述反應(yīng)液加熱至70 100°C并在恒溫、常壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)晶，對轉(zhuǎn)晶后的反應(yīng)液進(jìn)行過濾，得到a型超高強(qiáng)石膏。關(guān)于反應(yīng)液的溫度沒有特殊的限制，例如可以將反應(yīng)液加熱至60 100°C。從提高反應(yīng)速率、降低能耗的觀點(diǎn)考慮，有利地，在所述步驟d)中，將所述反應(yīng)液加熱至沸騰并在恒溫、常壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)晶2 4小時(shí)。其中，可以將所得的濾液代替水循環(huán)用于步驟a)中。由此，在降低排放的同時(shí)進(jìn)一步節(jié)約成本，可以滿足循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。綜上，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的a型超高強(qiáng)石膏的制備方法，可以在常壓下制備a型超高強(qiáng)石膏，因此安全系數(shù)高、能耗低。此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的a型超高強(qiáng)石膏的制備方法，不僅可以采用天然石膏作為原料，還可以以脫硫石膏作為原料來制備a型超高強(qiáng)石膏，因此可以進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本和能耗。此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的a型超高強(qiáng)石膏的制備方法，制備所得的a型超高強(qiáng)石膏晶體為均一的短柱狀，解決了利用脫硫石膏制備k石膏存在的晶體發(fā)育不完全的問題，從而增加了強(qiáng)度。此外，縮短了工藝時(shí)間、降低了成本。有利地，a型超高強(qiáng)石膏的制備方法進(jìn)一步包括以下步驟e)對所述a型超高強(qiáng)石膏進(jìn)行洗滌、干燥，得到高純a型超高強(qiáng)石膏。下面結(jié)合具體實(shí)施例描述根據(jù)本發(fā)明的a型超高強(qiáng)石膏的制備方法。實(shí)施例1首先，一邊攪拌一邊將NH4NO3 2重量份、Cacl2 2重量份以及NaNO3 1重量份溶解于水150重量份中以得到鹽水溶液，并將鹽水溶液加熱到70°C。接著，在攪拌的同時(shí)將將脫硫石膏100重量份投入上述鹽水溶液中，得到預(yù)混液。待預(yù)混液混合均勻后再在其中加入C4H6O6 :0. 01重量份、Al2 (SO4) 3 :0. 2重量份，得到反應(yīng)液。此后，將反應(yīng)液加熱至沸騰，并在常壓下恒溫3 4h以進(jìn)行轉(zhuǎn)晶。最后，將轉(zhuǎn)晶后的反應(yīng)液進(jìn)行過濾、洗滌、干燥，得到高純a型超高強(qiáng)石膏。對上述實(shí)施例1所得的高純a型超高強(qiáng)石膏的力學(xué)性能按GB9776-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了測試，其結(jié)果為以上方法制備的a型超高強(qiáng)石膏的2h抗折強(qiáng)度在8. OMPa以上，2h抗壓強(qiáng)度在40MPa以上，與傳統(tǒng)工藝比較具有相同的強(qiáng)度。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情 況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種α型超高強(qiáng)石膏的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 a)將可溶性無機(jī)鹽溶于水，得到鹽水溶液； b)在攪拌的同時(shí)將脫硫石膏、天然石膏或其混合物加入所述鹽水溶液中，得到預(yù)混液； c)在攪拌的同時(shí)將轉(zhuǎn)晶劑添加到所述預(yù)混液中，得到反應(yīng)液；以及 d)邊攪拌邊將所述反應(yīng)液加熱至60 100°C并在恒溫、常壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)晶，對轉(zhuǎn)晶后的反應(yīng)液進(jìn)行過濾，得到α型超高強(qiáng)石膏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的α型超高強(qiáng)石膏的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)液中含有 可溶性無機(jī)鹽2 5重量份， 轉(zhuǎn)晶劑O.1 I重量份， 脫硫石膏、天然石膏或其混合物80 120重量份， 水120 180重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的α型超高強(qiáng)石膏的制備方法，其特征在于，所述可溶性無機(jī)鹽包括可溶性氯化鹽、可溶性硝酸鹽或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的α型超高強(qiáng)石膏的制備方法，其特征在于，所述可溶性氯化鹽包括氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的α型超高強(qiáng)石膏的制備方法，其特征在于，所述可溶性硝酸鹽包括硝酸銨、硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鈣中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的α型超高強(qiáng)石膏的制備方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)晶劑包括硫酸鋁和選自檸檬酸、檸檬酸三鈉、酒石酸、酒石酸鉀、酒石酸鈉、酒石酸鉀鈉、乙酸、乙酸鉀、乙酸鈉中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的α型超高強(qiáng)石膏的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)液中含有 氯化鈣2重量份， 硝酸銨2重量份， 硝酸鈉I重量份， 朽1檬酸O. 01重量份， 硫酸鋁O. 2重量份， 脫硫石膏100重量份， 水150重量份。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的α型超高強(qiáng)石膏的制備方法，其特征在于，在所述步驟a)中，一邊攪拌一邊將硝酸銨、氯化鈣以及硝酸鈉溶解于水中，待溶解后加熱至70°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的α型超高強(qiáng)石膏的制備方法，其特征在于，在所述步驟d)中，將所述反應(yīng)液加熱至沸騰并在恒溫、常壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)晶2 4小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的α型超高強(qiáng)石膏的制備方法，其特征在于，進(jìn)一步包括以下步驟 e)對所述α型超高強(qiáng)石膏進(jìn)行洗滌、干燥，得到高純?chǔ)列统邚?qiáng)石膏。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種α型超高強(qiáng)石膏的制備方法，包括以下步驟a)將可溶性無機(jī)鹽溶于水，得到鹽水溶液；b)將脫硫石膏、天然石膏或其混合物加入所述鹽水溶液中，得到預(yù)混液；c)將轉(zhuǎn)晶劑添加到所述預(yù)混液中，得到反應(yīng)液；以及d)將所述反應(yīng)液加熱至60～100℃并在恒溫、常壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)晶，對轉(zhuǎn)晶后的反應(yīng)液進(jìn)行過濾，得到α型超高強(qiáng)石膏。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的α型超高強(qiáng)石膏的制備方法，因此安全系數(shù)高、能耗低。此外，制備所得的α型超高強(qiáng)石膏晶體為均一的短柱狀，解決了利用脫硫石膏制備k石膏存在的晶體發(fā)育不完全的問題，從而增加了強(qiáng)度。此外，縮短了工藝時(shí)間、降低了成本。
文檔編號(hào)C01F11/46GK102992375SQ20111027429
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者周偉, 徐立, 范豫, 馬翔 申請人:北京朗新明環(huán)保科技有限公司