一种复合转晶剂及α型半水石膏的生产方法

本发明涉及石膏转晶剂及石膏深加工，具体涉及一种复合转晶剂及α型半水石膏的生产方法。

背景技术：

1、国内工业磷石膏的年排放能力上千万吨，堆积占地，污染环境，但其中的二水硫酸钙占比高，是一个潜在的循环经济的重要资源，因此可以利用工业副产磷石膏/天然石膏制备抗压强度优良的α型半水石膏，α型半水石膏相较于β型半水石膏，原子排布在微观层面上没有本质的差别，但在亚微观层面上晶粒的形态大小以及分散度上的差别很大，这些差别导致了α型半水石膏的分散度相较于β型更低、需水量更少、结晶度更完整、水化后硬度更高。

2、国内、外磷石膏/天然石膏制备α型半水石膏的方法主要分为蒸压法、常压溶液法与加压溶液法，上述方法都需要加入一定量的转晶剂来调控二水石膏的脱水过程，使其转变为粗大柱状颗粒晶体的形貌。

3、转晶剂从组成上主要分为多元有机酸或有机酸盐、碱金属无机盐类：

4、多元有机酸或有机酸盐类转晶剂主要通过选择性吸附使(001)与(111)面的生长受控制，让生成的晶体由细长纤维状转变为短柱状；

5、碱金属无机盐类转晶剂所起的作用主要是提升溶液的过饱和度、降低反应的相平衡点使半水石膏更容易的析出，从而促进反应的进行；

6、复合转晶剂可以在c轴方向的晶面上形成一层由有机大分子与金属阳离子络合构成的环状网络状“缓冲薄膜”，阻碍了结晶基元在c轴晶面上结合，使各个晶面生长速率将保持平衡状态，得到长径比约为1：5、晶形良好的六方柱状晶体，从而提高其宏观力学性能。

7、因此，转晶剂的选择是制备α型半水石膏工艺中一个重要的技术因素。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种复合转晶剂及α型半水石膏的生产方法，以克服上述现有技术中的不足。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种复合转晶剂，其由多元有机羧酸或多元有机羧酸盐组合无机碱金属盐复合而成。

3、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

4、进一步，多元有机羧酸为二元到五元有机羧酸，多元有机羧酸盐为二元到五元羧酸钾或羧酸钠。

5、更进一步，有机羧酸为二乙烯三胺五乙酸、亚氨基二乙酸中的一种，有机羧酸盐为有机羧酸中的多钠盐与多钾盐的一种。

6、进一步，无机碱金属盐为硫酸钾、氯化钾、硫酸铝、氯化铝中的一种。

7、基于上述技术方案，本发明还提供一种α型半水石膏的生产方法，采用上述复合转晶剂，包括如下步骤：

8、s1、按照如下重量百分比配置混合料：

9、磷石膏或天然石膏：69.98％～84.4％；

10、复合转晶剂由占磷石膏或天然石膏干基质量的0.01％～0.5％的多元有机羧酸或多元有机羧酸盐组合0.01％～0.1％无机碱金属盐复合而成；

11、水：15％～30％；

12、s2、蒸压法处理混合料，即制得α型半水石膏成品。

13、进一步，磷石膏的总磷含量低于1.5％、共晶磷含量低于1％、二氧化硅含量低于3.5％；天然石膏的二水硫酸钙含量大于99.5％，磷氟含量低于0.1％。

14、进一步，步骤s2具体为：

15、将混合料送入密封蒸压釜中，在120℃～150℃下2h～5h后，取出干燥,即制得α型半水石膏成品。

16、本发明的有益效果是：

17、该复合转晶剂与工业副产石膏或天然石膏结合，并采用蒸压法所制备得到的α型半水石膏均具有晶形可控性强、原料适用性广的优点，且该复合转晶剂尤其适用于以磷杂质含量较大的工业副产磷石膏为原料制备α型半水石膏，所生产的α型半水石膏结晶转化良好，产品质量优良，生产工艺整体大部分操作均可在同一蒸压设备中完成，工艺方便、效率高、成本低且需水量相对于其他方法少，不仅能对天然石膏使用，而且还可变废为宝，让磷石膏废物利用，实现资源的循环；

18、对α型半水石膏的晶形进行有效调控，可以使其形成具有短柱状的α型半水石膏晶体，所得α型半水石膏的半水硫酸钙含量大于95％，其需水量不高于40％，采用磷石膏所制备的α型半水石膏粉末水化后的无侧限抗压强度能达到27.45mpa，而采用天然石膏所制备的α型半水石膏粉末水化后的无侧限抗压强度能达到47.32mpa。

技术特征：

1.一种复合转晶剂，其特征在于，其由多元有机羧酸或多元有机羧酸盐组合无机碱金属盐复合而成。

2.根据权利要求1所述的复合转晶剂，其特征在于，所述多元有机羧酸为二元到五元有机羧酸，所述多元有机羧酸盐为二元到五元羧酸钾或羧酸钠。

3.根据权利要求1或2所述的复合转晶剂，其特征在于，所述有机羧酸为二乙烯三胺五乙酸、亚氨基二乙酸中的一种，所述有机羧酸盐为有机羧酸中的多钠盐与多钾盐的一种。

4.根据权利要求1或2或3所述的复合转晶剂，其特征在于，所述无机碱金属盐为硫酸钾、氯化钾、硫酸铝、氯化铝中的一种。

5.一种α型半水石膏的生产方法，其特征在于，采用如权利要求1～4任一项所述复合转晶剂，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述磷石膏的总磷含量低于1.5％、共晶磷含量低于1％、二氧化硅含量低于3.5％；所述天然石膏的二水硫酸钙含量大于99.5％，磷氟含量低于0.1％。

7.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：

技术总结
本发明涉及复合转晶剂，其由多元有机羧酸或多元有机羧酸盐组合无机碱金属盐复合而成。一种α型半水石膏的生产方法，步骤如下：S1、按照如下重量百分比配置混合料：磷石膏或天然石膏：69.4％～84.98％；复合转晶剂由占磷石膏或天然石膏干基质量的0.01％～0.5％的多元有机羧酸或多元有机羧酸盐组合0.01％～0.1％碱金属盐复合而成；水：15％～30％；S2、蒸压法处理混合料，即制得α型半水石膏成品。本发明的有益效果为：所得α型半水石膏的半水硫酸钙含量大于95％，其需水量不高于40％，采用磷石膏/天然石膏所制备的α型半水石膏粉末水化后的无侧限抗压强度分别能达到27.45mpa和47.32mpa。

技术研发人员：张高科,杨希凡,李源
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10