水热法制备半水石膏特制材料

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1、Your company sloganYour company slogan想挑战吗？第五届第五届“挑战杯挑战杯”大学生课外学术科技作品大学生课外学术科技作品科技发明制作类科技发明制作类水热法制备-半水石膏Hydrothermal Synthesis of Hydrothermal Synthesis of -hemihydrate-hemihydrate gypsum gypsum河南理工大学Henan Polytechnic University学学 院：安全科学与工程学院院：安全科学与工程学院指导老师：指导老师：于水军教授于水军教授团队成员：赵团队成员：赵 龙龙 张志魁张志魁 付艳云付艳

2、云 芮仕高芮仕高 刘双博刘双博 贾双双贾双双Your company sloganYour company slogan水热法制备-半水石膏 作品设计的目的和基本思路作品设计的目的和基本思路1 1 作品的创新点、技术关键及指标作品的创新点、技术关键及指标2 2 作品的科学性与先进性作品的科学性与先进性3 3 作品的主要实验流程作品的主要实验流程4 4 作品的主要工艺参数作品的主要工艺参数5 5-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan 作品设计的目的和基本思路作品设计的目的和基本思路 石膏，是一种多功能的历史悠久的气硬性胶

3、凝材料。型半水石膏广泛应用于新型建筑材料工业、陶瓷工业、精密仪器模具工业，其性质受原材料、温度和时间、转晶剂的种类、干燥度等影响，在工业化生产中这些参数直接影响着产品的经济效益和社会效益。随着科学技术的迅速发展,近年来 型高强石膏应用领域日趋广泛,已涉及多种领域,但性能不一,其强度并未达到理想效果。设计目的：研制出一种高强度-半水石膏以满足各领域工业生产需求。基本思路：采用添加转晶剂、利用水热法来制备高强度-半水石膏,并 探索制备高强-半水石膏的影响因素。-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan作品的创新点、技术关键及指

4、标作品的创新点、技术关键及指标创新点创新点创新点创新点：使用中低压制备新工艺，大幅度降低设备投资及成本，并使用中低压制备新工艺，大幅度降低设备投资及成本，并 且新产品强度高，稳定性好。且新产品强度高，稳定性好。技术关键技术关键技术关键技术关键：选择合适的转晶剂，以及合理的控制温度和压力。选择合适的转晶剂，以及合理的控制温度和压力。主要技术指标主要技术指标主要技术指标主要技术指标：（1）纯度大于）纯度大于95%；（2）-半水石膏结晶度大于半水石膏结晶度大于90%；（3）短柱状晶体；颗粒均匀。）短柱状晶体；颗粒均匀。-hemihydrate gypsumYour company sloganYou

5、r company slogan作品的科学性与先进性作品的科学性与先进性 传传传传统统统统的的的的半半半半水水水水石石石石膏膏膏膏多多多多采采采采用用用用液液液液相相相相法法法法生生生生产产产产，缺缺缺缺点点点点是是是是干干干干燥燥燥燥时时时时间间间间长长长长，设设设设备备备备昂昂昂昂贵贵贵贵，大大大大大大大大提提提提高高高高了了了了生生生生产产产产成成成成本本本本。因因因因此此此此，传传传传统统统统制制制制法法法法在在在在工工工工业业业业生生生生产产产产上上上上具具具具有有有有很很很很大大大大程程程程度的局限性。度的局限性。度的局限性。度的局限性。本本本本作作作作品品品品的的的的科科科科学学

6、学学性性性性与与与与先先先先进进进进性性性性在在在在于于于于利利利利用用用用中中中中低低低低压压压压蒸蒸蒸蒸煮煮煮煮法法法法合合合合成成成成 型型型型半半半半水水水水石石石石膏膏膏膏，该该该该方方方方法法法法不不不不仅仅仅仅具具具具有有有有水水水水化化化化速速速速度度度度慢慢慢慢、水水水水化化化化热热热热低低低低、需需需需水水水水量量量量小小小小、结结结结晶晶晶晶体体体体结结结结构构构构密密密密实实实实、强强强强度度度度高高高高等等等等性性性性能能能能，而而而而且且且且降降降降低低低低了了了了成成成成本本本本，实实实实验验验验中中中中采采采采用用用用多多多多种种种种单单单单一一一一和和和和复复

7、复复合合合合转转转转晶晶晶晶剂剂剂剂对对对对比比比比，以以以以寻寻寻寻求求求求最最最最佳佳佳佳方方方方案案案案，研研研研制制制制过过过过程程程程所所所所需需需需仪仪仪仪器器器器设设设设备备备备简简简简单单单单方方方方便便便便易易易易操操操操作。故而此项研究具有很强的可操作性和广阔的发展前景。作。故而此项研究具有很强的可操作性和广阔的发展前景。作。故而此项研究具有很强的可操作性和广阔的发展前景。作。故而此项研究具有很强的可操作性和广阔的发展前景。-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan 作品的主要实验流程作品的主要实验流程

8、定温放置定温放置高温蒸压高温蒸压定温烘干定温烘干研磨筛底研磨筛底晶形观察晶形观察浆体配制浆体配制实物图-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan流程示意图流程示意图浆体配制浆体配制 实物图-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan 作品的主要工艺参数作品的主要工艺参数 本实验在总结了大量此类实验的基础上，系统的采用本实验在总结了大量此类实验的基础上，系统的采用中低中低压压水热水热 法法 制制 备备-半水石膏，在升温时间为半水石膏，在升温时间为75min

9、、蒸、蒸 压压 温度温度为为120的条件下的条件下，水，水热处理掺有转晶剂的二水石膏浆体，制热处理掺有转晶剂的二水石膏浆体，制 备备-半水石膏半水石膏。实验的主要工艺参数如下：。实验的主要工艺参数如下：表一表一 用单一转晶剂制备用单一转晶剂制备-半水石膏的工艺参半水石膏的工艺参数数 方案方案1 转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间min硫酸铝112075312075512075方案1-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间min硫酸铝钾112075312075512075转晶剂 蒸压时间h蒸压

10、温度升温时间min柠檬酸钠112075312075512075 方案方案2 方案方案3工艺参数工艺参数-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan 工艺参数工艺参数方案方案4 本实验还采用与传统单一转晶剂不同的复合转晶剂，我们在实验中通常采用无机盐和有机物相复合的方法得到复合转晶剂，常采用的无机盐为硫酸铝、硫酸铝钾，常用的有机物为柠檬酸钠和酒石酸钾钠。其间的配比分别为：（1）M1：0.08%柠檬酸钠+1.8%硫酸铝钾 （2）M2：0.08%柠檬酸钠+1.8%硫酸铝 （3）M3：0.08酒石酸钾钠+1.8%硫酸铝 （4）M4：

11、0.08%酒石酸钾钠+1.8%硫酸铝钾。转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间min无112075312075512075-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan工艺参数工艺参数表2 用复合转晶剂制备用复合转晶剂制备-半水石膏的工艺参数半水石膏的工艺参数方案方案1方案方案2转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间minM1112075312075512075转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间minM2112075312075512075-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company

12、slogan工艺参数工艺参数 方案3 方案4 转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间minM3112075312075512075转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间min无112075312075512075-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan晶体图片晶体图片-hemihydrate gypsum（单一（单一转晶剂转晶剂）(a)硫酸铝钾（c）柠檬酸钠（b）硫酸铝质量分数为0.5%的单一转晶剂时-半水石膏晶体的形貌（d）无转晶剂Your company sloganYour company slogan晶体图片晶体图片-hem

13、ihydrate gypsum（复合（复合转晶剂转晶剂）不同复合转晶剂时-半水石膏晶体的形貌（a）（M1 0.08%柠檬酸钠+1.8%硫酸铝钾）（b）（M2 0.08%柠檬酸钠+1.8%硫酸铝）（c）（M3 0.08酒石酸钾钠+1.8%硫酸铝）（d）（M4 0.08%酒石酸钾钠+1.8%硫酸铝钾）Your company sloganYour company slogan国内外研究状况及应用前景国内外研究状况及应用前景 近年来型半水石膏制备工艺和方法有了一定的进展。盐水法虽然早已提出，但常压盐溶液法却是近十年发展起来的新理论。此法将磨细的二水石膏置于盐类溶液中煮沸一定时间后，整行过滤、洗涤、干

14、燥，不需压力容器，但工艺较为复杂。目前仍处于实验室研究阶段，国内外均未见有工业化生产的报道。1992年，在水热法的基础上，日本吴羽化学工业(株)提出了一套新的生产工艺，据称可使型半水石膏的价格降低一半以上，即2030日元Kg。该装置可用天然二水石膏为原料，也可直接与排烟脱硫装置衔接。岳文海首创了在常压酸介质中处理石膏原矿制备型半水石膏的方法，并取得了良好的实际应用效果。岳文海等人还提出了常压盐溶掖法，首次在如90左右的较低温度的盐介质中制得结晶形态良好、试样强度较高、呈短柱状的型半水石膏晶体。低温条件下型半水石膏的形成机理与特性研究成为石膏理论中的一项前沿课题，正逐渐受到人们的重视。-hemi

15、hydrate gypsumYour company sloganYour company slogan国内外研究状况及应用前景国内外研究状况及应用前景 王瑞麟等人通过工艺条件的控制和掺加外加剂，在实验室制备出抗压强度达100MPa的高强石膏材料。用排烟脱硫石膏(亦称化学石膏)制备型半水石膏的研究在日本、德国较为充分，最新的研究资料介绍了Knauf工艺、POLCAL工艺和掺ABS法。此外，外加剂改性和合理的级配也是制备型半水石膏的途径之一，亦见有以碱渣和磷石膏为原料生产型半水石膏的报道以及生产工艺设备方面的研究道。型半水石膏作为一种重要的工业原料。随着精密铸造、汽车、飞机等复杂零件铸造发展的需要，其应用越来越广泛。新拓展的应用领域包括低膨胀模、电线密封材料、代木复合板材、粉刷材料等。-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogantext4text4text5text5text6text6水热法制备-半水石膏text3text3text1text1-hemihydrate gypsumThank You谢 谢