[发明专利]一种利用二水硫酸钙制备α型半水硫酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半水硫酸钙材料生产方法领域，具体涉及一种利用二水硫酸钙制备α型半水硫酸钙的方法。

背景技术

半水硫酸钙是一种气硬性胶凝材料，与水混合后可以制得一定强度的硬化体，广泛用于不同的工业领域。例如，用于陶瓷行业制备陶瓷模具；用于冶金行业制作精密铸造模具；用于建筑行业制作各种建筑制品和建筑材料。半水硫酸钙有α型和β型两种晶形，以β晶型为主的半水硫酸钙，物理力学性能差；一般抗压强度在5～15MPa；以α晶型为主的半水硫酸钙，物理力学性能好，一般抗压强度可以达到45～100MPa。

半水硫酸钙可以由二水硫酸钙在一定的条件下脱水制得，即：CaSO₄·2H₂O→CaSO₄·0.5H₂O+1.5H₂O。其生产过程中能耗低、可以环境污染少，可以利用固体废弃物，具有着良好的发展前景。二水硫酸钙可以用天然原料，也可以用工业副产二水硫酸钙,这些副产物是工业固体废弃物。工业副产二水硫酸钙主要来源于烟气脱硫副产物—脱硫渣、磷化工副产物—磷渣、柠檬酸副产物—柠檬酸渣、钛化工副产物—钛渣等等。我国工业副产二水硫酸钙的年排放量1.3亿吨，目前综合利用率很低，仍然大量堆放，不但占用土地、污染大气，而且严重污染地下水。这些工业副产物中有一些品质很高，可以作为高品质的工业资源进行综合利用。

目前生产α型半水硫酸钙的主要有三种方法：

1.蒸压法：将天然二水硫酸钙破碎成20-50mm块状料，用金属框或小车放入蒸压釜中，蒸压法分立式和卧式两种。通入蒸汽冷凝水或热烟气加热物料到50-70度，排出冷凝水或热烟气，封闭蒸压釜，然后通入饱和蒸气，升温到120～160℃，并保持压力，经过5-8小时的蒸压脱水转晶，转变成为α型半水硫酸钙。然后移出蒸压釜干燥或在蒸压釜内干燥。立式蒸压釜的生产周期约为16-18小时，卧式蒸压釜的生产周期约为30-40小时。该方法是传统工艺，工艺较简单，但生产周期长，生产成本较高；由于块状原料受热不均匀，脱水、转晶、干燥不均匀，导致产品质量波动大产品强度较低，一般强度在20-30MPa左右。

2.水热法：将天然二水硫酸钙磨成细粉加入到含有转晶促进剂的水溶液中制成一般固含量不超过30％的悬浮液，将悬浮液加入立式蒸压釜中，不断搅拌悬浮液，同时加温悬浮液，水分蒸发形成蒸汽，产生压力，形成蒸压条件，釜内达到120-160℃的温度的蒸压条件下，经过5-8小时左右反应后，完成脱水、转晶过程；然后排气降压，再经过离心脱水、洗涤、干燥、粉磨得到成品。经过破碎磨细后，与水混合制备成料浆，并加入一些能够促使结晶转化的外加剂或称为转晶剂，然后将料浆加入带有蒸汽夹套的蒸压反应釜内，一面进行搅拌，一面在夹套内通入蒸汽进行加热，二水石膏转变成为结晶良好的α型半水石膏。然后排汽降压，放出料浆进行脱水、洗涤、干燥和磨细，制得α型高强石膏粉。该方法生产的α型半水硫酸钙，产品质量稳定，抗压强度高，可以达到40～80MPa。但此方法工艺复杂，生产设备多，投资大；生产能力较小，生产效率较低，生产成本高。

3.常压盐溶液法：是将磨细后的二水硫酸钙与加有转晶剂的盐溶液混合，加入到反应容器内在常压条件下进行煮沸，使二水硫酸钙转变成为α型半水硫酸钙。然后经脱水，洗涤和干燥，制得α型半水硫酸钙。该方法不需要压力容器，可以减少设备投资。但是工艺条件严格，反应时间较长，产品强度不高。目前还处于实验室试验阶段，还未见到工业化生产的实例。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明，本发明的目的是提供一种新的工艺方法，利用二水硫酸钙制备α型半水硫酸钙。所用的二水硫酸钙可以是天然原料，也可以是工业副产物。工业副产物原状直接应用，既不需要再压制成块，也不需要加水制成悬浮液或配制成盐溶液，更不需要在反应结束后进行液固分离。直接利用工业副产物颗粒细小、传热速度快、受热均匀、反应速度快、干燥速度快等特点，缩短了脱水反应时间和干燥时间，显著提高了产品质量。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种利用二水硫酸钙制备α型半水硫酸钙的方法，工艺步骤是：第一步将90.00-95.00％二水硫酸钙与5.00-10.00％外加剂溶液均匀混合制成混合料A；第二步将所述混合料A升温至120-160℃，保持15-130min，得到混合料B；第三步将混合料B在105-160℃进行干燥，干燥后即制得α型半水硫酸钙成品。

较佳的，所述外加剂溶液含有水、无机盐、有机盐、有机酸、表面活性剂和晶种。