[发明专利]一种制取α-半水石膏的方法

说明书

本发明公开了一种制取α‑半水石膏的方法。本发明主要包括如下过程：将石膏原料与调节剂混合均匀后送入密闭反应器中，再用微波辐照升温至110～400度，并保持5～450分钟以完成转化，然后排除水汽、冷却陈化后即得到α‑半水石膏。本发明原料易得，热量传递均匀，产品强度高、质量稳定；流程极简洁，装置极紧凑，大大节省占地空间和投资；转化反应快，生产效率高；操作方便，易于自动控制，劳动强度小，节省人力；工艺绿色环保，无废水废气排放。

技术领域

本发明属于无机材料制备技术领域，具体涉及一种制取α-半水石膏的方法。

背景技术

α-半水石膏是由二水石膏加热脱除大部分结晶水之后形成的具有胶凝性能的石膏粉体材料，通常也称为高强石膏(2h湿抗折强度3.5～6Mpa，干抗压强度25～50Mpa)。高强石膏综合性能好，广泛用于陶瓷模型、建筑、建材、装饰、精密铸造和3D打印等领域，是一种绿色无机材料。

α-半水石膏一般采用天然石膏矿为原料生产，近年来也综合利用工业副产石膏来制取。传统的制取工艺方法可分为干式蒸压法(包括“汽相法”)和液相蒸压法，实验室研究还采用常压盐溶液法等。传统干式蒸压法和液相蒸压法工艺均采用燃煤、燃烧天然气或者引入热蒸汽、导热油等介质作为热源，对石膏原料进行蒸养，热量自反应釜外周或内管件传导至物料表面，存在升温速度慢、加热介质管路复杂且占用空间大的缺点，而且反应时间过长、能耗高。近年来，一些基于干式蒸压法的改进工艺和设备也被提出，但大多以天然石膏为原料，当用粉状工业副产石膏为原料进行生产时，因传热不均匀导致转化不完全，产品强度较低、质量仍然难以获得稳定的保障。

因此，制取高强石膏的常规工艺技术能耗高、产能和效率低，尤其是配套热源采用燃煤或燃气装置废气排放量大，液相蒸压法工艺还存在棘手的废水处理问题，越来越不适应产业升级和绿色工业发展的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种节能环保、效率高、利用微波辐照法制取α-半水石膏的方法。

本发明的制取α-半水石膏的方法，包括如下过程：将石膏原料与调节剂混合均匀后送入密闭反应器中，再用微波辐照升温至110～400度，并保持5～450分钟以完成转化，然后排除水汽、冷却陈化后即得到α-半水石膏。

具体的，所述的石膏原料为经破碎的天然石膏矿(块径尺寸优选≤4cm)、工业副产石膏以及用含钙元素无机矿物盐与含硫酸根溶液或化学品通过直接或间接反应得到的以二水CaSO₄为主要成分的固体产物中的一种。

具体的，所述工业副产石膏为烟气脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、柠檬酸石膏、钛石膏以及酸性废水中和处理产出的石膏渣中的一种，并经过必要的除杂或提纯处理，以提高产品质量。

具体的，所述调节剂为含晶形控制剂质量浓度0～30％的水溶液；晶形控制剂为无机盐、有机盐、有机酸和表面活性剂中的任意一种或几种的组合。

进一步的，所述晶形控制剂包括锂、钠、钾、镁、铁、铝元素的易溶无机盐，柠檬酸、酒石酸、异丁酸、丁二酸、苹果酸(2-羟基丁二酸)有机酸及其可溶盐，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂。

进一步的，调节剂的加入量为物料总质量的8～55％；晶形控制剂水溶液成分的质量配比为：无机盐为0～15％，有机酸、有机盐或表面活性剂为0～15％。

具体的，所述密闭反应器为立式或卧式的耐压反应釜或窑炉。

进一步的，反应器为采用带有搅拌或回转功能的耐压反应釜或窑炉。

具体的，所述微波辐照是由采用1组或若干组的900MHz～28GHz磁控管的微波发生器提供。

具体的，所述冷却陈化可以直接在反应釜中完成，或者转移至第二容器中完成。