脱硫石膏制备高强石膏粉工艺现状分析

1、脱硫石膏应用现状

      目前，脱硫石膏主要用作水泥调凝剂和生产各种石 膏制品，如制造纸面石膏板、石膏砌块及粉刷石膏等。除此之外，正在积极开发脱硫石膏的其他利用途径，其 中生产高强石膏是其中之一。高强石膏是二水石膏经加 热煅烧脱去部分结晶水所得的α型半水石膏。α型半水石 膏结晶良好，颗粒较粗，比表面积较小，具有较高的密 实度和强度。因此α型半水石膏被广泛用于配制自流平 石膏材料，也常被用来制作陶瓷模具，还被用于牙模、 吸塑模具及各种金属铸造模具、玻璃模具等。α型半水石 膏综合性能优越，成为石膏制品未来发展的方向。

2、 高强石膏制备方法

目前制备高强石膏的方法主要有蒸压法和水热法。蒸压法是我国主要采用的方法，其工艺方法由来已早， 并且工业应用较多，但其原料要求较高，需要以结晶度 较好的天然石膏作为原料。水热法常用于湿态石膏。水 热法又分为常压盐溶液法和加压水溶液法。常压盐溶液 法与蒸压法和加压水溶液法不同，不需要很高的压力， 能耗较低，但是其制备工艺较复杂，常用于实验室研究。

2.1 蒸压法

蒸压法又称为加压水蒸气法，其工艺较为简单，工艺流程如图1所示。具体为:将脱硫石膏送入蒸压釜中， 升温加压转化后常压干燥，磨细后得到α型半水石膏。影响制得的α型半水石膏强度等性能的主要因素有蒸压 的温度、压强和反应时间等。并且该方法制得的α型半 水石膏强度与原料的特性关系很大。选用的脱硫石膏原 料越密实，越容易制得高强度的α型半水石膏。

以脱硫石膏为原料，在不同的蒸压温度 条件下，采用蒸压法制备α型半水石膏。先将原料放入 蒸压釜中升温，之后再将产物放入烘箱中干燥。通过XRD图谱分析，研究蒸压温度及干燥温度的不同对所制 备α型半水石膏的影响。研究得出135 ℃、150 ℃和165 ℃条件下制备的样品，组成没有显著差别，表明蒸压条件下石膏向半水石膏的转变存在一个相变温度，超过此温度就会发生转变，而不是一个渐进的过程。之后，通过干燥发现不同温度条件下烘干所得样品的显微结构有差异，并且在 135 ℃蒸压处理5h后迅速于100 ℃烘干， 此时获得的样品强度最高。

采用蒸压法制备α型半水石膏时， 必须保证合适的蒸压制度和干燥制度，并保证出釜后的 物料立刻被送入已升温为100℃的干燥设备中，避免二 次生成二水石膏和无水石膏。在蒸压温度为150℃下恒压 8h，并于110℃恒温烘干，其制得的α型半水石膏 7 d 抗 压强度为26.8 MPa。

2.2 水热法

相比蒸压法，水热法制备工艺较为复杂，其工艺能 提供充分的液相环境，使得α型半水石膏可以在液相中 生长，制备出的α型半水石膏强度高。相比较而言，采 用常压盐溶液法来制备α型半水石膏的研究较多。

(1)常压盐溶液法。
常压盐溶液法即不用加压，在 正常压强下，利用加入转晶剂的盐溶液，将脱硫石膏加 热至一定温度后进行洗涤、过滤、干燥之后可得α型半 水石膏。制备工艺如图2所示。盐溶液的种类、浓度， 转晶剂的种类、用量，以及反应温度和时间，洗涤工艺 的参数等都是影响所制得的α型半水石膏品质的因素。因此对于该法制备α型半水石膏的研究主要集中在控制 反应温度、pH值、盐溶液浓度、固液比和转晶剂等方面。

]对常压状态下生产的α型半水石膏进 行了分析，得出溶解度在生产高强石膏中起着至关重要 的作用。二水石膏和α型半水石膏在盐溶液中的溶解度 均比纯水中要高，且由于盐溶液浓度的增大其溶解效果 越发明显，其中生成产物的析出，主要由二水石膏和α 型半水石膏的溶解度差决定，溶解效果差异越大，α型半 水石膏生成就越容易。

(2)加压水溶液法。
加压水溶液法是将二水石膏粉 末加入掺有转晶剂的水溶液中，升温加压，再经过压滤 或离心脱水、干燥和磨细，制成α型半水石膏，如图3 所示。反应中料浆的浓度、温度和压力大小，转晶剂的类型和数量，以及脱水和干燥环节等，都对产物的性能产生一 定影响。

采用此法将脱硫石膏升温时间定为75 min，温度为120℃制备了α型半水石膏。转晶剂的种类 和掺量如下:占石膏(不含水情况下)质量的1.8%的硫 酸铝和占石膏(不含水情况下)质量的0.08%的柠檬酸钠。这种情况下制备的α型半水石膏呈短柱状，抗压强度可 达 30.2 MPa。

3、结语

高强石膏作为建筑领域和生物医学领域的不可或缺 的材料，在未来工业转型发展中具有重要的研究开发和 生产应用价值。脱硫石膏制备α型半水石膏的两类方法 中，虽然加压水溶液法更加容易得到高强度的α型半水 石膏，但其制备工艺复杂，流程长，影响因素较多，生 产的成本也比较高。蒸压法由来已久，虽然已用于工业 制备，但影响因素多，能耗高，产品性能也较难稳定。笔者认为，常压盐溶液法虽然制备工艺较复杂，但其能 在常温下进行，能耗低，安全性高，只要转晶剂选择适当， 转晶剂用量恰当，还是会得到性能稳定的高强半水石膏 产品的。因此，应投入大量精力，在常压盐溶液法制备 天意畅宇高强石膏工艺上取得突破性进展，并投入脱硫石膏 制备高强半水石膏的实际生产中去。此外，转晶剂技术是常压盐溶液法制备α型半水石膏的重要保障，但目前 转晶剂的作用机理尚不十分清晰，相信随着现代化测试 表征技术的进步，这方面一定会取得突破性进展的。天意畅宇高强石膏。www.tycysg.com.