水热法制备α-半水石膏

1、想挑战吗？,第五届“挑战杯” 大学生课外学术科技作品,科技发明制作类,水热法制备-半水石膏,Hydrothermal Synthesis of,水热法制备-半水石膏,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

2、。 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。,作品的创新点、技术关键及指标,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 且新产品强度高，稳定性好。 技术关键：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： （1）纯度大于95%； （2）-半水石膏结晶度大于90%； （3）短柱状晶体；颗粒均匀。,作品的科学性与先进性,传统的半水石膏多采用液相法生产，缺点是干燥时间长，设备昂贵，大大提高了生产成本。因此，传统制法在工业生产上具有很大程度的局限性。 本作品的科学性与先进性在于利用中低压蒸煮法合成型半水石膏，

3、该方法不仅具有水化速度慢、水化热低、需水量小、结晶体结构密实、强度高等性能，而且降低了成本，实验中采用多种单一和复合转晶剂对比，以寻求最佳方案，研制过程所需仪器设备简单方便易操作。故而此项研究具有很强的可操作性和广阔的发展前景。,作品的主要实验流程,晶形观察,浆体配制,实物图,流程示意图,实物图,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，系统的采用中低压水热 法 制 备-半水石膏，在升温时间为75min、蒸 压 温度为120的条件下，水热处理掺有转晶剂的二水石膏浆体，制 备-半水石膏。实验的主要工艺参数如下： 表一 用单一转晶剂制备-半水石膏的工艺参数 方案1,方案1,方案2,方

4、案3,工艺参数,工艺参数,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 ： 0.08%酒石酸钾钠+1.8%硫酸铝钾。,工艺参数,表2 用复合转晶剂制备-半水石膏的工艺参数 方案1 方案2,工艺参数,方案3 方案4,晶体图片,（单一转晶剂）,(a) 硫酸铝钾,（c）柠檬

5、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,晶体图片,（复合转晶剂）,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）,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、干燥，不需压力容器，但工艺较为复

6、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。,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