专利名称：柠檬酸工业废渣生产β型半水石膏的方法
技术领域：
本发明涉及一种柠檬酸生产中废渣——硫酸钙的再生利用，特别是以此废渣为原料，生产β型半水石膏的方法。
背景技术：
钙盐法生产柠檬酸，伴有大量糊状硫酸钙废渣产生，一般生产一吨柠檬酸约产生硫酸钙废渣1.8吨。为消除此类工业废渣对环境的污染，及资源的浪费，人们开展对硫酸钙废渣再生利用研究，如中国专利97105654.4公开的利用柠檬酸工业废渣生产石膏系列产品的方法，经过不同边界条件下脱水、烘干或蒸煮、研磨，或者脱水后风干等处理，分别生产α石膏、β型石膏粉和用于水泥生产缓凝剂等。其中生产β型石膏粉方法为首先将糊状硫酸钙废渣注入离心脱水机内脱水生成生石膏，再将生石膏放入烘干机内在150～300℃温度下加热烘干至块状，研磨得到细度为300目～350目β型粉状石膏。此法所得β型粉状石膏，强度低，2小时抗折强度一般只有1.6Mpa左右，适用范围狭窄，只能用于建筑粉刷石膏。再如中国专利97119476.9公开的利用柠檬酸石膏废渣硫酸钙生产α型半水石膏粉工艺方法，石膏废渣经预处理后，使其含水率达到8-30％，送人蒸压釜在105-130℃，压力1.3-2.0MPa下，持续6-10小时，进行晶体结晶，粉碎后装入回转窑内，在130-170℃温度脱水，粉磨得到α型半水石膏粉。该法生产工艺复杂，设备投资大，回收利用成本高。另外，由于柠檬酸硫酸钙废渣含有一定量呈黄色的柠蒙酸钙，上述方法所得石膏粉呈黄色，白度差，给利用带来限制。因此仍有值得改进的地方。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种生产工艺简单，生产成本低，所得β型半水石膏强度高，白度好的柠檬酸工业废渣生产β型半水石膏的方法。
本发明柠檬酸工业废渣生产β型半水石膏的方法，特征在于废渣硫酸钙，预处理脱水至含水量35％以下，经145-170℃烘烤脱水至含水量4.0-7％，按100份脱水硫酸钙，加0.1-1份酒石酸、0.1-1％份过硼酸钠、0.3-1份减水剂，均匀混合。
本发明中，所说预处理脱水，主要作用是方便后续烘烤脱水，并且可以降低烘烤能源消耗，只要含水量低于35％即可进入烘烤脱水。所说烘烤脱水至含水量4.5-7％，也是试验比较结果选择范围，同样并非数学精确区间。试验表明脱水含水量过高，会有生石膏存在，也会降低其强度，影响使用；脱水含水量过低，会使石膏向无水石膏转化，也会造成强度降低，这不仅是不希望的，而且还增加了脱水烘烤能耗。
所说烘烤脱水制β型半水石膏，烘烤温度与所得半水石膏初凝及强度相关。脱水温度过低，则会使所得β型半水石膏初凝快(初凝时间短)，给成型使用带来不方便，并且石膏强度低，一般强度在1.6Mpa左右；烘烤脱水温度过高，一会转变成无水石膏，二是初凝慢(初凝时间长)，甚至有可能不凝固，同样给使用带来不方便，并造成适应性范围降低，三是强度也较低，一般在2.0Mpa以下；本发明在试验基础得出烘烤温度在145-170℃，为试验选择恰当范围，并非数学精确区间，此温度范围所得β型半水石膏，初凝时间在2-15分钟，满足使用要求，2小时抗折强度(以下简称强度)可达2-4.5Mpa。如果对强度要求偏低(如制作线条、石膏板、注浆模)、而要求初凝时间快，则烘烤温度可低一些，如145-155℃；如果强度要求高(如作模型石膏)、初凝时间长，烘烤温度宜高一些如155-170℃。烘烤脱水，一种较好方式是在回转窑中进行，有利于烘烤均匀，脱水快。
均匀混合，一种较好是采用破碎混合，一有利于微量添加物混合均匀，二可以进一步提高细度。
加入酒石酸，试验表明可以促进所得β型半水石膏的粉化，不仅有利于改善细度，可以获得细度高达200-400目的石膏细粉，而且还有助于增加所得石膏的稠度，起到增韧作用，也有利于提高抗折强度，对比试验表明没加酒石酸，强度在1.6Mpa左右，添加酒石酸，强度可达2-4.5Mpa；此外，还具有调节石膏初、终凝时间作用，加入量多则初终凝快，加入量少则初终凝慢。同样本发明所述加入量范围，是试验得到恰当区间，并非数学极值，但加入量过低则改性效果不明显，加入量过高反而会降低强度。
加入过硼酸钠，主要作用是中和硫酸钙中含有微量黄色柠蒙酸钙，起到脱色作用，使所得半水石膏呈白色。同样，此加量范围为试验恰当值，如果加入量过少，则脱色效果不明显，加入量过多，也会降低所得石膏强度。
加水减水剂，不仅可以降低使用时加水量，而且也具有提高强度作用，对比试验表明如果不加减水剂，强度只有2.5Mpa左右，加后强度可达到2.5-4.05Mpa。混凝土用减水剂在本发明中均可使用，但比较试验进一步表明，萘系减水剂(superplasticizre)(甘肃慕湖外加剂有限公司生产)，增强效果更好。
本发明方法所得β型半水石膏粉，具有韧性好、强度高，2小时抗折强度可以达到2.5-4.5Mpa，烘干强度则可达到5-10Mpa；白度好，白度可以达到93.8以上，适用范围广；体积密度小，密度只有0.7g/cm3，所得制品表面光洁，并且还有利于提高强度；吸水性好、吸水率高，吸水率可以达到25-30％，重复使用次数多，例如用作陶瓷石膏模，可以重复使用35次左右。本发明方法，既消除了废渣污染环境的不足，又可以变废为宝，使资源得到充分利用，并且所得β型半水石膏性能优良，应用范围宽，可以满足各种使用需求。本发明所得石膏粉加入滑石粉，凝固时间极长(例如5小时)，而市售天然石膏制得的β型半水石膏，加入滑石粉，凝固时间则不变，可以用以区别本发明方法所得β型半水石膏粉及天然石膏制得的β型半水石膏。
以下结合几个具体实施方式
，进一步说明本发明。
具体实施例方式实施例1将钙盐法生产柠檬酸伴生废渣硫酸钙，经自然堆放脱水至含水率30％左右，送入回转窑中经145℃烘烤脱水至含水量约为6-7％；按100份脱水硫酸钙，加0.3份酒石酸、0.3份过硼酸钠、0.5份MNC-A5早强减水剂(甘肃慕湖外加剂有限公司生产)，粉碎混合均匀。得到的β型半水石膏粉，白度93.8，积密度0.7g/cm3，初凝为5分钟，终凝12分钟，2小时抗折强度2.5MPa，吸水率25％，用作陶瓷石膏模，使用次数25次。
实施例2将废渣硫酸钙，经板框压滤脱水至30％，送入回转窑中经155℃烘烤脱水至含水量约为5-6％，按100份脱水硫酸钙，加0.5份酒石酸、0.5份过硼酸钠、0.7份FDN萘系高浓度减水剂(甘肃慕湖外加剂有限公司生产)粉碎混合均匀。得到的β型半水石膏粉，白度93.8，积密度0.7g/cm3，初凝8分钟，终凝20分钟，2小时抗折强度3.0MPa，吸水率30％，用作陶瓷石膏模，使用次数30次。
实施例3将废渣硫酸钙，预脱水至含水量35％左右，送入回转窑中经165℃烘烤脱水至含水量约为4-5％，按100份脱水硫酸钙，加0.8份酒石酸、0.9％份过硼酸钠、0.8份AK型脂肪族系减水剂(甘肃慕湖外加剂有限公司生产)粉碎混合均匀。得到的β型半水石膏粉，白度93.8，积密度0.7g/cm3，初凝12分钟，终凝25分钟，2小时抗折强度3.8MPa，吸水率30％，用作陶瓷石膏模，使用次数35次。
比较例1将废渣硫酸钙，预脱水至含水量30％左右，送入回转窑中经145℃烘烤脱水至含水量约为6-7％，按100份脱水硫酸钙，加0.3％份过硼酸钠粉碎混合均匀。得到的β型半水石膏粉，白度93.8，积密度0.7g/cm3，初凝30分钟，终凝60分钟，2小时抗折强度1.4MPa，吸水率20％，用作陶瓷石膏模，使用次数12次。
比较例2将废渣硫酸钙，预脱水至含水量30％左右，送入回转窑中经145℃加烘烤水至含水量约为6-7％，按100份脱水硫酸钙，加0.3份酒石酸、0.5份MNC-A5早强减水剂(甘肃慕湖外加剂有限公司生产)粉碎混合均匀。得到的β型半水石膏粉，呈淡黄色，积密度0.7g/cm3，初凝5分钟，终凝12分钟，2小时抗折强度2.5MPa，吸水率25％，用作陶瓷石膏模，使用次数25次。
比较例3将废渣硫酸钙，预脱水至含水量30％左右，送入回转窑中经145℃烘烤脱水至含水量约为6-7％，按100份脱水硫酸钙，加0.3份酒石酸、0.3％份过硼酸钠粉碎混合均匀。得到的β型半水石膏粉，白度93.8，积密度0.7g/cm3，初凝8分钟，终凝15分钟，2小时抗折强度2.0MPa，吸水率20％，用作陶瓷石膏模，使用次数20次。
权利要求
1.柠檬酸工业废渣生产β型半水石膏的方法，特征在于废渣硫酸钙，预处理脱水至含水量35％以下，经145-170℃烘烤脱水至含水量4.0-7.0％，按100份脱水硫酸钙，加0.1-1份酒石酸、0.1-1％份过硼酸钠、0.3-1份减水剂，均匀混合。
2.根据权利要求1所述柠檬酸工业废渣生产β型半水石膏的方法，其特征在于所说减水剂为萘系减水剂。
3.根据权利要求1或2所述柠檬酸工业废渣生产β型半水石膏的方法，其特征在于所说烘烤脱水在回转窑中进行。
4.根据权利要求3所述柠檬酸工业废渣生产β型半水石膏的方法，其特征在于均匀混合为破碎混合。
5.根据权利要求4所述柠檬酸工业废渣生产β型半水石膏的方法，其特征在于破碎混合为添加外加剂后破碎混合。
全文摘要
本发明是对柠檬酸生产中硫酸钙废渣再生利用，生产β型半水石膏方法的改进，其特征为废渣硫酸钙，预处理脱水至含水量35％以下，经145－170℃烘烤脱水至含水量4.0－7.0％，按100份脱水硫酸钙，加0.1－1份酒石酸、0.1－1％份过硼酸钠、0.3－1份减水剂，均匀混合。所得β型半水石膏强度高，2小时抗折强度2.5－4.5MPa，烘干强度5－10MPa；白度可以达到93.8以上；体积密度小只有0.7g/cm
文档编号C04B11/028GK101028967SQ200710019639
公开日2007年9月5日 申请日期2007年1月26日 优先权日2007年1月26日
发明者贺汉民, 史岳明 申请人:宜兴美地建材有限公司