α型半水石膏的研制

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—压力”区间内都可以生成α型半水石膏，但在ABC区间内，温度和压力不同，生成的α型半水石膏质量也有所差别，它们的晶体形状也有所不同。温度升高，压力降低，可以使二水石膏脱水生成α型半水石膏的速度加快，缩短蒸压时间，可降低成本，但产品质量有所下降。我们经过多次实验，温度在125~1350C，压力在0.25~0.37MPa范围内最适合。蒸压时间除与温度、压力有关系外，还与二水石膏块度大小有关。块度大延长蒸压时

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