柠檬酸石膏生产建筑石膏的试验研究

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1、柠檬酸石膏生产建筑石膏的试验研究含金沙摘要：化工厂产生的废弃物柠檬酸石膏是一种很好的可再利用的资源。以前关于柠檬酸石膏的利用论文主要是生产α石膏，而生产建筑石膏的论文很少，本文就此对其特性和工艺进行研究分析。关键字：柠檬酸石膏粉磨煅烧工艺1引言柠檬酸石膏是生产柠檬酸过程中，利用硫酸酸解柠檬酸时生产的一种工业废渣。它的主要成分为二水硫酸钙，每生产1吨柠檬酸可生产2.4吨柠檬酸石膏。柠檬酸石膏因柠檬酸生产工艺的不同，呈不同的颜色。一般为白色、灰色、黄色等；含水为25%左右，有些好的柠檬酸生产厂含水能达15%；PH值为5.0-6.5

2、，二水硫酸钙含量达95%以上。柠檬酸石膏由于含有一定的残余酸和有机物（菌丝体），使生产出的半水石膏强度偏低，凝结时间变长，利用困难。长期以来得不到有效利用而大量堆积对环境造成污染。但只要工艺合理，就能够克服柠檬酸石膏其本身固有的缺陷。2柠檬酸石膏的理化特性2.1化学成分将柠檬酸石膏与温州电厂的脱硫石膏和湖北应城的天然纤维石膏在45ْC下烘干至恒重，进行XRF分析，结果如表1：其中，柠檬酸石膏，脱硫石膏和纤维石膏的结晶水分别为19.25%，19.86%和20.69%，它们的品味都在92%以上，其纯度完全能满足建筑石膏粉的要求。柠

3、檬酸石膏的灼烧量比较大，主要是结晶水和有机物如柠檬酸盐以及菌丝体造成的。由于工艺的特殊性，柠檬酸石膏的PH值在2.5~4.3之间，有较强的酸性，脱硫石膏PH值一般在5.6~7.8之间波动，纤维石膏由于是地下开产，PH值几乎为中性。2.2物理特性2.2.1粒度分布用粒度分析仪对烘干的柠檬酸石膏，脱硫石膏和天然纤维石膏的粒度测试，结果如表2所示由此可见，柠檬酸石膏主要分布在45~16µm之间，而脱硫石膏的粒度主要分布在45~25µm的范围内，天然的纤维石膏则分布范围较为宽广。2.2.2白度，堆积密度和结晶形态如表3通过上面的物理和

4、化学特性，柠檬酸石膏与脱硫石膏及其建筑石膏的化学成分比较相似，PH值相对偏酸性，细度更细，堆积密度轻。3制取建筑石膏为了确认煅烧柠檬酸石膏制建筑石膏的大致温度，先进行DTA分析，然后以此为基础进行寻找适合柠檬酸石膏特有的煅烧温度。3.1差热分析取在45ْC下烘干至恒重的柠檬酸石膏，用湘仪仪器厂生产的WDT-I差热分析仪进行分析，升温速率为10ْC/min，一直加热到500ْC，结果见图1。在140~150ْC有一个大的吸热峰，应该是柠檬酸石膏脱去1.5个结晶水变成半水建筑石膏；在230~240ْC又出现一个小的吸热峰，脱去剩余

5、的结晶水，变为Ⅲ型无水石膏；400~410ْC则出现小的放热峰是Ⅲ型无水石膏向Ⅱ型无水石膏的晶形转变。从上面的试验分析可以看出，柠檬酸石膏的脱水温度为140~150ْC，但在实际的生产中，由于生产效率及其它原因的考虑，炒制温度都比试验温度150ْC要高。3.2建筑石膏的试验由于柠檬酸石膏PH值在2.5~4.3之间，因此先在原料中加入1~2%氧化钙中和游离酸，使之PH值接近中性。为了研究不同的温度对柠檬酸制取建筑石膏的影响，设定不同的煅烧温度，在101-A的电热鼓风干燥箱中分别恒温1小时，陈放7天后，按GB/T17669进行测试

6、，结果如表4所示。以上的实验数据表明，在相同的煅烧温度下，粉磨后的建筑石膏的强度明显比不粉磨的建筑石膏的强度要高出许多，硬化时间变快。在相同的粉磨条件下，160~380ْC的煅烧范围内，稠度越来越小，硬化时间越来越快，抗折强度越来越高。4实验分析由于柠檬酸石膏PH值为酸性，在炒制前需加入氧化钙中和，这样煅烧后的建筑石膏浆体中气泡很少，不会因此而影响硬化体的结构。柠檬酸石膏很细，主要集中在45~16µm的范围内，堆积密度小，如果按天然纤维石膏或脱硫石膏的煅烧温度160ْC处理的话，标稠高，强度低，势必要进行级配的调整。煅烧粉磨后

7、，石膏粉中部分粉将进一步变细，活性增强，水化速度变快，凝结时间缩短。因此在其他条件相同的情况下，粉磨之后的强度总比不粉磨的强度要高出许多。柠檬酸石膏中的杂质主要为柠檬酸，柠檬酸盐和菌丝体，在石膏的硬化过程中会延长石膏的硬化，从而影响其强度。另外，柠檬酸及其盐和菌丝体的存在会使石膏晶体粗化，搭接点明显减少，强度会进一步减弱。而当煅烧温度高于300ْC时，柠檬酸及其盐和菌丝体就会被热分解炭化并挥发，所以抗折强度会在160~380ْC的范围内逐渐变大。5结论（1）柠檬酸石膏白度白，细度在主要在45~16µm，二水硫酸钙的品味在92%

8、以上，PH值成酸性，是很好的石膏利用资源。（2）柠檬酸石膏炒制前需要用石灰中和处理，这样可以减少对设备的腐蚀和成品的气泡，增加强度。（3）柠檬酸石膏的煅烧温度不同于一般的天然石膏和脱硫石膏，应在300~380ْC之间，同时要增加粉磨工艺。这样强度完全可以达到建筑石膏的要求。作