α型半水石膏的研制.DOCVIP

材料工程学论文-α型半水石膏的研制 摘要? 以简化生产工艺流程，降低生产成本为原则，研究开发了无转晶剂的两种生产α型半水石膏工艺。其产品质量可达到：标准稠度低于40%，抗折强度高于10MPa，抗压强度大于30MPa 。关键词?? α型半水型石膏???? 转晶剂???? 成本? 1?????? 前言 石膏是一种多功能气硬性胶凝材料，但根据制作条件的不同，可获得α型半水石膏或β型半石膏。其制品的功能与性能均有明显差异，前者为规则的结晶体，后者与原料原始形态有关。半水石膏的结晶形态是影响其制品强度的关键因素。常压炒制的β型半水石膏的比容大、水膏比大，胶凝后气孔率高、强度低。用β型半水石膏制造的陶瓷模具，有吸水率高的优点，但模具使名用寿命短，不能适应于压力较高的滚压成形。以过蒸压法、水热法等不同的工艺方法制得α型半水石膏为致密的短柱状晶体，比容小、水膏比小，胶凝后强度高，俗称高强半水石膏。用α型半水石膏制造的陶瓷模具强度高，使用寿命长，并可以提高陶瓷表面的光洁度，提高陶瓷产品档次。但由于α型半水石膏的生产工艺复杂，设备投资 大，生产成本高，售价高，使它使用量受到限制，国内外都把研究开发α型半水石膏粉的新工艺，大幅度降低其生产成本，列为石膏产业的重大攻关课题。生产α型半水石膏方法很多。但质量相差很大，同一种方法，因受设备条件、控制参数的影响，质量很稳定，笔者研究开发了无添加转晶剂和有添加转晶剂两种生产α型半水石膏工艺，并进行了中试生产，现做些总结，供读者参考。 2?????? 无转晶剂生产方法没有添加转晶剂，也可以生产出水膏比低于40%的α型半水石膏，并可降低生产成本，但其工艺技术控制都要求比较高。2.1???? 生成α型半水石膏的工艺原理二水石膏脱去1.5个结晶水形成半水石膏，其反应式为??????????????? CaSO4·2H2O=CaSO4· H2O+1.5H2O在不同压力下二水石膏脱水形成半水石膏石膏的温度也不同。图1中曲线1为二水石膏——半水石膏的“压力——温度”平衡曲线。从图上可以看出，曲线1非常接近液相水—气相水的“压力—温度”平衡曲线2，并相交于C点，在没有添加转晶剂条件下，要制成 α型半水石膏，二水石膏的结晶水要以液态水排出。所以，二水石膏在图1ABC“温度—压力”区间内(图中斜线阴影部分)就容易制成α型半水石膏。在曲线2的下方就制成β型半水石膏；在曲线1的上方，结晶水能排出。通常蒸压法生产α型半水石膏，是以饱和蒸汽加热，蒸压釜内“温度—压力”的关系都在曲线2上，致使二水石膏结晶水可能以液态排出制成α型半水石膏，也可能以汽态水排出制成β型半水石膏。所以用饱和蒸汽蒸压二水石膏制成的产品，实际上是α型和β型混合的半水石膏，质量难以稳定。 2.2??? 无转晶剂生产α型半水石膏工艺流程根据以上生成α型半水石膏的工艺原理，要生产质量优良的α型半水石膏，就要使蒸压釜内温度和压力在图1ABC区间内。为此，我们研究开发了新工艺流程：先将天然石膏敲成小块状，清洗干净后，装入蒸压釜。为了使干燥时热气体均匀流动，二水石膏需分层堆装，每层20cm，层间隔5cm。然后往蒸压釜注入水，使二水石膏全部浸泡在水中。详见图2工艺流程简图。图2中2为热水泵，它使蒸压釜内液态水不断上下循环流动。保持釜内各部位二水石膏温度均匀。图2中3为电加热器(大生产可用其它能源加热)，对循环水进行加热，调 整加热器给循环水的供热量，可命名蒸压釜内液态水保持工艺要求的温度。调整进口A的蒸汽压力，使蒸压釜内保持工艺要求的压力。进口C的蒸气是用于初始液态水升温加热和配合加热器3控制蒸压釜内液态水温度。为了使生产的α型半水石膏不搬动， 在同一蒸压釜内进行干燥。在图2中，设计了干燥热空气鼓入口D和抽出口B。干燥时，在B抽汽的同时，由D鼓入干热空气，对已生成的α型半水石膏直接干燥。为了降低能耗，蒸压釜、加热器和管道都要外加保温层。 2.3???? 该生产α型半水石膏工艺特点该生产α型半水石膏工艺和其它蒸压法工艺相比，有如下特点：1.蒸压釜??? 2.热水泵???? 3.电加热器?? A.蒸汽进口?? B.干燥余气抽出口????? C.蒸气进口?? D.干燥热空气鼓入口?????? E.排水口a.二水石膏全部浸泡在液态水中，通过调整加热器供热量和蒸汽进口A的蒸汽压力，使二水石膏保持在图1ABC区间“温度—压力”内，进行加热，结晶水全部以液态排出，确保二水石膏全部生成α型半水石膏。b.在一个蒸压釜中相继完成蒸压和干燥二道工序，既大大降低了工人劳动强度，也使生成的α型半水石膏不会因装卸、搬移而降温转化回到二水石膏。c.该工艺不需加任何转晶剂，可降低成本，还省去清洗媒晶剂的离心脱水设备。 2.4??? 工艺控制与技术参数虽然二水石膏在图1ABC“温度—压