高强石膏的生产工艺及其改性研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.coml999年l0月沈阳建筑工程学院学报Oct．1999第15卷第4期Journalofsh∞yangArch．andCiv．EngInst．．15．No．4高强石膏的生产工艺及其改性研究厂。丁／7；7，‘余红发裴锐王维华’]一7————————一_)7’／L摘要采用蒸炼法生产出抗压强度40MPa的n一半水石膏．基于半水石膏力学性能与其结晶形态的关系．探讨外加剂技术对半水石膏晶体形态的控制机理．认为掺加有机无机复台外加剂可以获得理想的短柱状半水石膏晶体．并对蒸炼法利用外加荆技术的可行性

2、进行探索关键词皂互!；竺圭查互置；堕兰型；!壁中图法分粪号Tu528．47二水石膏在不同条件下脱水可制成不同的变体，用湿法脱水可制成半水石膏．在湿法条件下，半水石膏通过溶解再结晶生成，结晶程度较高，它在航空、汽车、精密铸造、塑料、陶瓷、建筑艺术和工艺美术等领域应用十分广泛．最早用于工业生产的方法是蒸炼法“】，其工艺简单．产量高，困其溶解再结晶条件不够完善，a-半水石膏晶形发育为无规则晶体．抗压强度仅达到40MPa．文献[2]指出，半水石膏的结晶形态决定了其强度，发育完整的短柱状晶体可获得很高的强度．采用外加荆技术是控制口一半水石

3、膏晶形的关键[3-a]．运用外加荆可改进蒸炼法，获得强度70MPa的a．半水石膏．动态水热法在西方发达国家发展很快．生产过程中普遍采用外加荆控制a一半水石膏晶形，它适合于磷石膏制取半水石膏’】，并用于从碱渣中制备a-半水石膏的研究“80年代以来，用常压盐水溶液法制备出高强度的短柱状半水石膏_1，但与实际应用有一定的差距．目前，我国主要采用蒸炼法生产a半水石膏．因此，作者着重研究蒸炼法生产半水石膏的工艺，以及了蒸炼法控制晶形的技术问题．1原材料采用西宁石膏矿开采的二水石膏，其CaS04·2H20的质量分数为98％，其化学成分如表1

4、所示衰1二水石膏的化学成分(质量分数")％2高强石膏的蒸炼法生产工艺及其性能2．1蒸炼法的工艺流程与工艺参数石膏矿石经过破碎至20-50FIIlTI后，堆放在立式蒸压釜中，通入水蒸汽经过蒸压、干燥后收稿日期1998一l2．0l第一作者：35岁，男，副研究员．沈阳建筑工程学院材料科学与工程系，沈阳，l10015维普资讯http://www.cqvip.com338沈阳建筑工程学院学报第l5卷出釜，最后用磨机粉磨至一定细度，即制成了半水石膏，其工艺流程如图1所示其生产工艺参数如下：蒸压时水蒸汽温度125～140℃，压力0．3～0．4

5、MPa，蒸压时间8～10h．烘干时向釜内加热管中通入蒸汽，烘干温度100～105℃，烘干时间8～10h．1一破碎机2一斗式提升机3-螺旋输送机4一振筛机5一料仓(小于20mm)6一螺旋输送机7～抖仓(大于20ram)8一螺旋输选机一斗式提升机

6、0-螺旋输迭机n一分料斗l2一蒸压釜【4台)13一皮带输送机l4一破碎机15一斗式提升机l6一雷蓑磨机”～旋风收尘器l8一布袋障尘器19一螺旋输送机20一料仓21一计量称围1蒸炼法生产半水石膏的工艺流程2．2蒸炼法a-半水石膏的性能蒸炼法产品性能见表2．由表可见，天然二水石膏经蒸炼法脱水后

7、制成的a一半水石膏，其干燥抗压强度最高可达到55M．Pa以上，达产以后可稳定在40MPa以上，与国外蒸炼法产品质量相当．表2蒸炼法半水石膏的物理力学性能注：·指o．2mm筛亲率3提高蒸炼法一半水石膏性能的探讨3．1半水石膏性能与其结晶形态的关系表3比较了不同结晶形态半水石膏与鳞片状半水石膏的性能由表可见，a一半水石膏的结晶形态影响其需水性，导致其强度相差较大，当晶形向短柱状方向发展，其用水量降低，力学性能逐步提高，其中针状半水石膏强度最低，甚至不如鳞片状半水石膏强度，短柱状半水石膏强度最高因此，高强石膏应该是短桂状的半水石膏．维

8、普资讯http://www.cqvip.com第4期余红发等：高强石膏的生产工艺及其改性研究3393．2半水石膏晶形的控制机理与效果在液相条件下半水石膏通过溶解再结晶形成．在受热时液相中二水石膏脱水成半水石膏．形成半水石膏的过饱和溶液很快析出a半水石膏晶核．结晶动力学理论认为．晶体的生长速度实际上是指晶面在单位时间内向外平行推移的距离，各个晶面的相对生长速度决定了晶体的外形，而各晶面相对生长速度的大小可以C随所处环境的改变而发生变化图2是半水石膏的晶形．它在C轴方向的生长速度较快．最终长成针状晶体．当液相掺有外加剂时，外加剂离子

9、选择性地吸附在不同晶面上．石膏的(111)晶面由Ca2组成，能选择吸附一价负离子．而(110)晶面由ca和s一组成，正负离子均可以吸附．但阳离子在s一上的吸附更强烈．晶面吸附离子改变其比表面自由能．并阻碍晶体生长基元在该晶面贴附，从而降低了该晶面囝2半水石膏的晶