CN111763057A - 基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏及其制备方法，基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏包括重量份计的原料：脱硫石膏120～160份、微孔陶瓷30～45份、玻化微珠40～60份、膨胀珍珠岩20～35份、椰壳粉5～8份、水泥3～8份、竣甲基纤维素1～3份、缓凝剂0.3～0.35份、羟甲基纤维素0.2～0.4份、聚丙烯纤维0.2～0.4份、复合早强剂0.2～0.5份。本发明用料环保，通过脱硫石灰、微孔陶瓷、竣甲基纤维素、椰壳粉等进行复配使用，得到的建筑石膏胶黏性适当，粒径级配高，保水性好，还具有储能功能，解决了脱硫石膏在后续利用处理中含水量大，得到的建筑石膏产品使用后易脱落的问题，具有广阔的市场前景。

Description

基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域。更具体地说，本发明涉及一种基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏及其制备方法。

背景技术

脱硫石膏是基于发电厂发电脱硫后产生的工业固体废弃物，虽然其化学成分与天然石膏相近，但是从发电厂得到的脱硫石膏根据产出的过程不同，脱硫石膏的结晶的大小，颗粒分布均不同，发电厂得到的脱硫石膏的结晶的颗粒就比较小，属于级配较差的已登记，且电厂产出的脱硫石膏含水量大，一般在10％以上，施加压力便容易形成松散的团状，有一定的粘着性，容易使处理的装置发生粘结堵塞；

现有的处理方式是将脱硫石膏经过煅烧处理，煅烧处理后的石膏虽然水分含量降低，但是其表面积和颗粒分布仍然很大，得到的石膏饱水性差，生产的石膏制品容重量大，强度不均匀。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏，其用料环保，通过采用脱硫石灰、微孔陶瓷、竣甲基纤维素、椰壳粉等进行复配使用，得到胶黏性更合适，粒径级配高，保水性好，具有储能的建筑石膏，解决了脱硫石膏在后续处理中含水量大，得到的建筑石膏产品使用后易脱落的问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏，包括：

脱硫石膏120～160份、微孔陶瓷30～45份、玻化微珠40～60份、膨胀珍珠岩20～35份、椰壳粉5～8份、水泥3～8份、竣甲基纤维素1～3份、缓凝剂0.3～0.35份、羟甲基纤维素0.2～0.4份、聚丙烯纤维0.2～0.4份、复合早强剂0.2～0.5份。

优选的是，所述缓凝剂为SG-12。

优选的是，脱硫石膏和微孔陶瓷真空吸盘的重量份比例为4：1。

优选的是，所述复合早强剂为硫酸盐、硫酸复盐、氯盐和三乙醇胺混合得到。

一种基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏的制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理，脱硫石膏进行除水预处理，得到的脱硫石膏的含水量降至10％以下，7％以上；

S2、将重量份计的微孔陶瓷30～45份加入至反应釜中，加入重量份计的竣甲基纤维素1～3份，升温至55℃，真空负压在0.5～0.6Mpa，搅拌均匀，再加入S1得到的预处理后的重量份计的脱硫石膏120～160份混合均匀，得到粗混合物；

S3、将重量份计的玻化微珠40～60份、膨胀珍珠岩20～35份、椰壳粉5～8份、水泥3～8份、缓凝剂0.3～0.35份、羟甲基纤维素0.2～0.4份、聚丙烯纤维0.2～0.4份、复合早强剂0.2～0.5份加入至S2得到的粗混合物中，搅拌混合均匀得到。

优选的是，S1中脱硫石膏进行除水预处理采用的是带式干燥脱水机，其主要包括：

依次设置的脱硫石膏池、除水池和收集斗，所述脱硫石膏池、所述除水池和所述收集斗的上架设有多根平行设置的辊轴，多根平行设置的辊轴上绕设有一圈吸附带；

其中，所述脱硫石膏池上架设的吸附带一半浸泡在所述脱硫石膏池的液面下，所述除水池上架设的吸附带截面呈S型，所述除水池内设有多个竖直的加热板，所述除水池上架设的吸附带与所述加热板夹设，所述收集斗上架设吸附带的辊轴为主动辊轴，所述主动辊轴与一调速电机转动连接；所述收集斗的上口边沿处设有一弧形的刮片，所述刮片的刃口方向与所述吸附带的运转方向相反。

优选的是，所述收集斗的下方水平设有螺杆运输装置，所述螺杆运输装置的进料口承接所述收集斗下端的出料，所述螺杆运输装置的走料口连接反应釜。

优选的是，所述收集斗内设有称重板，所述称重板预设有称重阈值。

优选的是，所述脱硫石膏池、所述除水池和所述收集斗均设置在平板台车上。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、本发明采用脱硫石灰、微孔陶瓷、竣甲基纤维素等进行复配使用，通过微孔陶瓷上的微孔间隙，利用竣甲基纤维素，使得脱硫石膏的粒度成倍增长，得到的建筑石膏胶黏性更好，粒径更大，更会对生活的石膏板不易从纸面脱落，延长了以脱硫石灰为原料的建筑石膏的使用寿命；

第二、通过采用椰壳粉对已经增大了粒径的脱硫石灰进行进一步组合，得到三维枝状结构，增加建筑石膏的保水性和胶黏性能；

第三、通过添加微孔陶瓷，由于微孔陶瓷具有很多微孔间隙，与脱硫石灰反应后，其中间的空隙并未被填满，因此使用相同体积的脱硫石膏，本发明的改性后得到的建筑石膏具有更轻的质量，同时由于陶瓷自身的性质，使得到的建筑石膏具有良好的保温效果；

第四、通过设置带式干燥脱水机，利用脱硫石灰自身的粘度，使其附着在吸附带上，使得到的脱硫石灰脱水更均匀，同时脱水程度可通过变速电机进行调整，得到的脱硫石灰含水量更为准确。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的其中一种技术方案所述带式干燥脱水机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

<实施例1>

一种基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏，包括以下重量份的原料：

脱硫石膏120份、微孔陶瓷30份、玻化微珠40份、膨胀珍珠岩20份、椰壳粉5份、水泥3份、竣甲基纤维素1份、缓凝剂0.3份、羟甲基纤维素0.2份、聚丙烯纤维0.2份、复合早强剂0.2份；其中，所述缓凝剂为糊精；所述复合早强剂为无水硫酸钠、硫酸亚铁铵和三乙醇胺按照重量份比10:6:1混合得到；

上述基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏的制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理，脱硫石膏进行除水预处理，得到的脱硫石膏的含水量降至10％以下，7％以上；

S2、将重量份计的微孔陶瓷30份加入至反应釜中，加入重量份计的竣甲基纤维素1份，升温至55℃，真空负压在0.5～0.6Mpa，搅拌均匀，再加入S1得到的预处理后的重量份计的脱硫石膏120份混合均匀，得到粗混合物；

S3、将重量份计的玻化微珠40份、膨胀珍珠岩20份、椰壳粉5份、水泥3份、缓凝剂0.3份、羟甲基纤维素0.2份、聚丙烯纤维0.2份、复合早强剂0.2份加入至S2得到的粗混合物中，搅拌混合均匀得到。

<实施例2>

一种基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏，包括以下重量份的原料：

脱硫石膏140份、微孔陶瓷35份、玻化微珠55份、膨胀珍珠岩24份、椰壳粉6份、水泥7份、竣甲基纤维素2份、缓凝剂0.32份、羟甲基纤维素0.3份、聚丙烯纤维0.3份、复合早强剂0.3份；所述缓凝剂为SG-12(苏州市兴邦化学建材有限公司)；所述复合早强剂为无水硫酸钠、明矾和三乙醇胺按照重量份比10:4:1混合得到；

上述基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏的制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理，脱硫石膏进行除水预处理，得到的脱硫石膏的含水量降至10％以下，7％以上；

S2、将重量份计的微孔陶瓷35份加入至反应釜中，加入重量份计的竣甲基纤维素2份，升温至55℃，真空负压在0.5～0.6Mpa，搅拌均匀，再加入S1得到的预处理后的重量份计的脱硫石膏140份混合均匀，得到粗混合物；

S3、将重量份计的玻化微珠55份、膨胀珍珠岩24份、椰壳粉6份、水泥7份、缓凝剂0.32份、羟甲基纤维素0.3份、聚丙烯纤维0.3份、复合早强剂0.3份加入至S2得到的粗混合物中，搅拌混合均匀得到。

<实施例3>

一种基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏，包括以下重量份的原料：

脱硫石膏160份、微孔陶瓷45份、玻化微珠60份、膨胀珍珠岩35份、椰壳粉8份、水泥8份、竣甲基纤维素3份、缓凝剂0.35份、羟甲基纤维素0.4份、聚丙烯纤维0.4份、复合早强剂0.5份；所述缓凝剂为SG-12(苏州市兴邦化学建材有限公司)；所述复合早强剂为无水硫酸钠、明矾和三乙醇胺按照重量份比10:4:1混合得到；

一种基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏的制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理，脱硫石膏进行除水预处理，得到的脱硫石膏的含水量降至10％以下，7％以上；

S2、将重量份计的微孔陶瓷45份加入至反应釜中，加入重量份计的竣甲基纤维素3份，升温至55℃，真空负压在0.5～0.6Mpa，搅拌均匀，再加入S1得到的预处理后的重量份计的脱硫石膏160份混合均匀，得到粗混合物；

S3、将重量份计的玻化微珠60份、膨胀珍珠岩35份、椰壳粉8份、水泥8份、缓凝剂0.35份、羟甲基纤维素0.4份、聚丙烯纤维0.4份、复合早强剂0.5份加入至S2得到的粗混合物中，搅拌混合均匀得到。

<实施例4>

一种基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏，包括以下重量份的原料：

脱硫石膏140份、微孔陶瓷35份、玻化微珠55份、膨胀珍珠岩24份、椰壳粉6份、水泥7份、竣甲基纤维素2份、缓凝剂0.32份、羟甲基纤维素0.3份、聚丙烯纤维0.3份、复合早强剂0.3份；所述缓凝剂为SG-12(苏州市兴邦化学建材有限公司)；所述复合早强剂为无水硫酸钠、明矾和三乙醇胺按照重量份比10:4:1混合得到；

一种基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏的制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理，脱硫石膏进行除水预处理，得到的脱硫石膏的含水量降至10％以下，7％以上；

其中，脱硫石膏进行除水预处理采用的是带式干燥脱水机，见附图1，其主要包括：

依次设置的脱硫石膏池1、除水池2和收集斗3，所述脱硫石膏池1、所述除水池2和所述收集斗3的上架设有多根平行设置的辊轴4，所述辊轴4的表面设有增大摩擦的凸起，所述辊轴4通过支撑架9支撑，多根平行设置的辊轴4上绕设有一圈吸附带5；所述吸附带5的材质为棉麻布，所述吸附带5的厚度为0.5～0.7cm，所述脱硫石膏池1、所述收集斗3、所述除水池2和多组辊轴4支架均设置在平板台车12上；

其中，所述脱硫石膏池1上架设的吸附带5一半浸泡在所述脱硫石膏池1的液面下，所述除水池2上架设的吸附带5截面呈S型绕设，其支点转向处均设有辊轴4，滚轴通过支撑架9支撑，所述除水池内设有多个竖直的加热板10，所述除水池2上架设的吸附带5与所述加热板10夹设，即每一反向处夹设一加热板10，所述加热板10外接电源；所述收集斗3上架设的连接吸附带5的辊轴4为主动辊轴6，所述主动辊轴6与一调速电机转动连接，可通过调节调速电机的转动速度实现脱硫石膏的不同脱水程度；所述收集斗3的上口边沿处设有一弧形的刮片7，所述刮片7的刃口方向与所述吸附带5的运转方向相反，用于将除水后的脱硫石膏从吸附带5上刮下；所述收集斗内设有称重板8，所述称重板8预设有称重阈值，所述收集斗3的下方水平设有螺杆运输装置11，所述螺杆运输装置11的进料口承接所述收集斗3下端的出料，所述螺杆运输装置11的走料口连接反应釜；当承重板上承接的脱硫石膏到达指定称重值时，称重板8打开，脱硫石膏继续下行通过螺杆运输装置11运输至反应釜进行后续的反应，实现生产过程的自动一体化；

所述吸附带5转动，通过在脱硫石膏池1内浸泡后，吸附带5上吸附有脱硫石膏，脱硫石膏再经过除水池2内的加热板10加热除水，使得吸附带5上的脱硫石膏水含量降低，水分含量减少后的脱硫石膏通过设置在收集斗3上的刮板刮落，完成收集除水的预处理工作；

相较于现有直接采用锤式烘干或者回转窑的方式，得到的脱硫石膏的除水量可控，实现除水的自动化处理，为后续得到更为高品质的建筑石膏产品奠定了重要的基础。

S2、将重量份计的微孔陶瓷35份加入至反应釜中，加入重量份计的竣甲基纤维素1～3份，升温至55℃，真空负压在0.5～0.6Mpa，搅拌均匀，再加入S1得到的预处理后的重量份计的脱硫石膏140份混合均匀，得到粗混合物；

S3、将重量份计的玻化微珠55份、膨胀珍珠岩24份、椰壳粉6份、水泥7份、缓凝剂0.32份、羟甲基纤维素0.3份、聚丙烯纤维0.3份、复合早强剂0.3份加入至S2得到的粗混合物中，搅拌混合均匀得到。

<对比例1>

与实施例2相同，区别在于不添加微孔陶瓷，其余成分以及制备步骤均与实施例2相同；

<对比例2>

与实施例2相同，区别在于不添加椰壳粉，其余成分以及制备步骤均与实施例2相同；

<对比例3>

与实施例2相同，区别在于不添加竣甲基纤维素，其余成分以及制备步骤均与实施例2相同；

实验例

按照GB/T 28627-2012《抹灰石膏》标准对实施例2的产品进行技术检测，检测项目包括凝结时间、抗压强度、抗折强度、拉伸粘结强度、体积密度、保水率；具体数据见表1；

表1

以上检测测结果符合GB/T 28627-2012《抹灰石膏》标准；

取实施例1～4的样品和对比例1～3的样品进行保水率、导热系数、调温性能检测，检测结果见表2：

表2

性能检测结果表明，实施例1～4都具有良好的保水性，均大于60％，符合GB/T28627-2012《抹灰石膏》标准，同时对实施例1～4和对比例进行了检测，可以发现实施例2和对比例1相比较，对比例1的保水性、导热系数和条纹性能均明显低于实施例2，推测原因可能为微孔陶瓷表面有许多空隙，脱硫石灰的粒径在40～60微米，微孔陶瓷的孔隙率也在40～60微米左右，脱硫石灰自身具有一定的黏着性和微孔陶瓷均匀反应后形成改性脱硫石灰，使得得到的脱硫石灰的粒径明显增加，另外由于微孔陶瓷的空隙被堵塞，微孔陶瓷内形成一定的空间层，使得到的建筑石膏的密度得到降低，同时也形成良好的隔热保温层，使得材料具有储能防火的作用；

实施例2和对比例2相比较，可以看出，对比例2的保水性明显没有实施例2好，因为椰壳粉具有较大的比表面积，通过椰壳粉和竣甲基纤维素的复配使用，使得改性后的脱硫石灰能够连成枝状，大大增大材料的保水性能，而不添加椰壳粉的对比例2得到的建筑石膏结构较松散因此保水性能差；

实施例2和对比例3比较，可以看出，除了保水性外，其余性能于实施例2相差不大，因此可以看出竣甲基纤维素使得结构更为紧密，能够增加材料的保水性，使其容易成片连接，最后上墙后得到的石灰墙面不易脱落，具有更长的使用寿命。

实施例4和实施例2的不同之处在于脱硫石灰的预处理采用了带式干燥脱水机，使干燥后的脱硫石灰的含水量更可控，太干或者太湿都对脱硫石灰的自身粘度有影响，太干则不易于微孔陶瓷连接，太湿则粘度太大，得到的改性后的脱硫石灰的粒径部分太广，得到的建筑石膏的色散遍强，整体颜色和质量变差，上墙后颜色偏深。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏，其特征在于，包括重量份计的原料：脱硫石膏120～160份、微孔陶瓷30～45份、玻化微珠40～60份、膨胀珍珠岩20～35份、椰壳粉5～8份、水泥3～8份、竣甲基纤维素1～3份、缓凝剂0.3～0.35份、羟甲基纤维素0.2～0.4份、聚丙烯纤维0.2～0.4份、复合早强剂0.2～0.5份。

2.如权利要求1所述的基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏，其特征在于，所述缓凝剂为SG-12。

3.如权利要求1所述的基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏，其特征在于，脱硫石膏和微孔陶瓷真空吸盘的重量份比例为4：1。

4.如权利要求1所述的基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏，其特征在于，所述复合早强剂为硫酸盐、硫酸复盐、氯盐和三乙醇胺混合得到。

5.如权利要求1-4中任一项所述的基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、预处理，脱硫石膏进行除水预处理，得到的脱硫石膏的含水量降至10％以下，7％以上；

S2、将重量份计的微孔陶瓷30～45份加入至反应釜中，加入重量份计的竣甲基纤维素1～3份，升温至55℃，真空负压在0.5～0.6Mpa，搅拌均匀，再加入S1得到的预处理后的重量份计的脱硫石膏120～160份混合均匀，得到粗混合物；

S3、将重量份计的玻化微珠40～60份、膨胀珍珠岩20～35份、椰壳粉5～8份、水泥3～8份、缓凝剂0.3～0.35份、羟甲基纤维素0.2～0.4份、聚丙烯纤维0.2～0.4份、复合早强剂0.2～0.5份加入至S2得到的粗混合物中，搅拌混合均匀得到。

6.如权利要求5所述的基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏的制备方法，其特征在于，S1中脱硫石膏进行除水预处理采用的是带式干燥脱水机，其主要包括：

依次设置的脱硫石膏池、除水池和收集斗，所述脱硫石膏池、所述除水池和所述收集斗的上架设有多根平行设置的辊轴，多根平行设置的辊轴上绕设有一圈吸附带；

其中，所述脱硫石膏池上架设的吸附带一半浸泡在所述脱硫石膏池的液面下，所述除水池上架设的吸附带截面呈S型，所述除水池内设有多个竖直的加热板，所述除水池上架设的吸附带与所述加热板夹设，所述收集斗上架设吸附带的辊轴为主动辊轴，所述主动辊轴与一调速电机转动连接；所述收集斗的上口边沿处设有一弧形的刮片，所述刮片的刃口方向与所述吸附带的运转方向相反。

7.如权利要求6所述的基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏的制备方法，其特征在于，所述收集斗的下方水平设有螺杆运输装置，所述螺杆运输装置的进料口承接所述收集斗下端的出料，所述螺杆运输装置的走料口连接反应釜。

8.如权利要求6所述的基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏的制备方法，其特征在于，所述收集斗内设有称重板，所述称重板预设有称重阈值。

9.如权利要求6所述的基于工业固废脱硫石膏为原料的建筑石膏的制备方法，其特征在于，所述脱硫石膏池、所述除水池和所述收集斗均设置在平板台车上。

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