[发明专利]一种常压下微波辐照磷石膏转晶制备α型高强石膏的方法

说明书

本发明涉及一种常压下以磷石膏为原料在介质溶液中转晶制备α型高强石膏的方法，属于建筑材料技术领域。本发明以微波辐照取代油电煤等常规热源，利用磷石膏中存在的高介电常数杂质及介质溶液中的水分吸收电磁波，常压下以磷石膏为原料在介质溶液中转晶制备α型高强石膏。同时利用微波辐照的震荡效应以及对石膏晶体的均质核化等影响，加速石膏晶体生长，改善石膏晶体的微观结构，提高其物理力学性能。本方法无需提前对磷石膏进行水洗、闪烧等预处理，无需加入辅助吸波材料，无需高压反应设施等，具有生产速度快，清洁无污染、产品微观结构致密及强度高等优点，具有显著的社会、经济及环保意义。

技术领域

本发明涉及一种常压下微波辐照磷石膏转晶制备α型高强石膏的方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

磷石膏是磷化工企业生产磷酸时排出的固体废弃物，每生产1t磷酸约产生4t～5t磷石膏。据不完全统计，目前我国磷石膏年排放量已达7000多万吨，有效利用率不足10%。大量磷石膏堆存带来侵占土地、污染大气、破坏生态等一些列问题，引发社会关注。磷石膏资源化处理难题已经成为制约我国磷化工企业可持续发展的主要障碍之一。磷石膏中的CaSO₄·2H₂O含量很高，占其总质量的85%以上，是生产建筑石膏或高强石膏的理想原料。

微波辐照是人们日常生活中常用的一种加热方式。不同于常规油电煤等加热方式依赖“由外及内”的热量传递，微波辐照属于“体加热”方式，具有加热速度快、热量利用率高、加热均匀以及温度梯度小、清洁无污染等优点。以微波辐照取代常规加热方式用于磷石膏转晶制备α型高强石膏，不仅可以缩短反应时间，加快反应进程，提高生产效率，降低生产能耗，同时还可以利用微波辐照中的震荡效应以及对石膏晶体生长产生的均质核化等作用，加快石膏晶体生长速度，改善石膏晶体的微观结构，提高石膏的物理力学性能。

本发明以微波辐照取代常规加热方式，在常压下条件下以磷石膏为原料制备α型高强石膏，经过文献检索发现，发明专利《一种利用微波技术诱导改性磷石膏的方法》（授权公告号CN 102701620 B）中将磷石膏球磨至160目～200目，加入Al₂O₃等无机金属氧化物后，以微波辐照10min～15min，得到微波诱导改性磷石膏，可用于吸附废水中的重金属离子。发明专利《一种微波法还原分解磷石膏的方法》（授权公告号CN 106477529 B）中在磷石膏中加入铁氧体、活性氧化硅等辅助吸波材料，在微波辐照下升温至950℃～1000℃，利用磷石膏主要成分CaSO₄·2H₂O在还原剂作用下的高温分解产物生产水泥及硫酸。发明专利《一种磷石膏砌块砖微波烘干工艺》（申请公布号 CN 107388733 A）以微波对成型以后的磷石膏砌块进行烘干处理。论文《微波分解磷石膏体系加热机制研究》中以石墨为辅助吸波剂对磷石膏进行改性处理，研究了通过加入石墨改善磷石膏的吸波性能，使磷石膏在4min内升温至1200℃发生分解反应，产物高温下与SiO₂再反应生成2CaO·SiO₂。论文《磷石膏介电性及其微波热分解模拟仿真研究》中提出了以微波和普通电阻炉相结合的方法煅烧磷石膏制备硫酸及联产水泥。上述几篇文献虽然都涉及了以微波加热磷石膏，但都与本专利微波辐照常压下磷石膏转晶制备α型高强石膏完全不同。