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柠檬酸废渣粉刷石膏的研制

柠檬酸废渣粉刷石膏的研制
王立明,董文亮

摘要:柠檬酸废渣石膏经过处理,可制得性能优良的。型半水石膏;以α型半水石膏为原料,加入外加剂,可配制出优质的粉刷石膏。这种粉刷石膏产品凝结硬化快,粘结力强,有较好的保温、隔热、吸声性能,体积稳定性好,质地细腻光滑,施工方便,是一种优质的内墙抹灰材料。本文就利用柠檬酸废渣石膏生产粉刷石膏的生产工艺、成本及产品性能进行了研究与分析。
关键词:柠檬酸废渣石膏;α型半水石膏;柠檬酸废渣粉刷石膏;废渣利用
1前言
柠檬酸废渣石膏是生产柠檬酸过程中,利用硫酸酸解柠檬酸时产生的一种工业废渣。它的主要成分为CaS04.2H20,每生产1t柠檬酸可产生2.4 t废渣石膏(折合干渣11.5 t)。目前,我国大约有六七十家柠檬酸厂在正常生产,每年排出的柠檬酸废渣石膏为100万t左右。
柠檬酸废渣石膏由于含有一定量的残余酸和有机物一菌丝体,长期以来,一直得不到有效的利用而大量堆积,对环境造成了严重污染,成为厂家极需解决的问题。宁夏建材研究所的科研人员根据其特性,对该废渣不进行任何清洗处理,且经处理利用后,无任何废水废渣产生,研制成功柠檬酸废渣粉刷石膏,并将投入规模化生产和应用。它同其它粉刷石膏一样,具有凝结硬化快、粘结力强、防水性能好、保温、隔热、吸声、体积稳定性好、质地细腻光滑、施工方便等特点,且价格低廉,是一种有较强的市场竞争能力,有利于环境保护的新型建筑材料。
2原材料
柠檬酸废渣石膏因柠檬酸生产工艺的不同,呈不同的颜色,一般为白色、灰白色、黄色等;含水率为40%~60%;pH值为5.0—6.2,并伴杂有少量菌丝体的浆体状物质。
研制采用宁夏宁馨儿生物工程有限公司排出的废渣石膏(含结晶水19.82%),其成分如表1。
从表1废渣石膏的化学组成可以推算,CaS04•2H20的含量可达95%以上,是一种较纯的石膏原料。只要工艺合适,就可克服该原料存在的缺陷,生产出优质的石膏及其制品。
柠檬酸废渣石膏中含有大量的游离水,所以其脱水制度不同于天然石膏,首先是脱去大量的游离水,这一段时间料温上升速度较慢,排潮量大,大量游离水被脱去后,排潮量开始减少,此时主要脱去结晶水,料温上升速度增大,虽然排潮量减少,但随着物料的沸腾,大量粉尘随气体排出。在实验室条件下,柠檬酸废渣石膏在不同脱水温度下的性能见表2。

表2柠檬酸废渣石膏在不同脱水温度下的性能从表2可知,其最适宜的脱水温度为150~170℃,所制得的α型半水石膏粉性能指标最好(见表3),达到国家标准中优等品的指标,稠度、强度波动较小,有较长的凝结时间,非常适宜于做粉刷石膏的基料。
表3  α型半水石膏粉的性能指标

3柠檬酸废渣粉刷石膏的生产工艺
柠檬酸废渣粉刷石膏主要采用半干法生产工艺和半水型粉刷石膏的配制技术,主要工序如下:
柠檬酸废渣石膏旦鉴王竖一成型一热处理设备脱水一一陈化十粉磨   计量一混合一包装入库
(1)半干法生产工艺主要是指将含水量40%~60%的料浆自然干燥至含水8%~15%,然后用皮带机将其输送至成型设备中成型,成型后的块状物料用小车输运至专门的热处理设备中进行脱水处理,在该设备中经一定时间热处理后的物料是以半水石膏为主的多种相共存的熟石膏粉。该石膏粉因原料含有一定量的酸和有机菌体(没有清除),具有较长的凝结时间和一定的保水性能,因此,只需加入少量的缓凝剂、保水剂及其它特性填料即可达到粉刷石膏的性能指标。
(2)陈化后的熟料需经粉磨设备粉磨,粉磨后的物料即为配制粉刷石膏的基料。该基料经计量仓计量后,经输送设‘备将其输入双螺旋混料设备中混合,外加剂经计量后,通过人工加入,出混料机后的物料经包装即为粉刷石膏。
4 产品性能
柠檬酸废渣粉刷石膏与中卫新材料厂生产的粉刷石膏产品性能对比如表4。
表4 2种粉刷石膏产品性能对比

由表4可以看出,柠檬酸废渣粉刷石膏的性能与以天然石膏为原料的粉刷石膏相比,各项性能相差不很大,产品所有性能均可达到和超过国标中优等品的水平。
柠檬酸废渣石膏中残余的有机酸和菌丝体,在生产中一部分因高温作用而挥发,但大部分仍残留在产品中。残余的有机酸使α型半水石膏的凝结时间大大延长,从而节省了缓凝剂的用量;而菌丝体的存在,不但可以起到延缓凝结时间的作用,还大大增强了粉刷石膏的保水性能,使外加剂由原来天然石膏的4%降至2%以内。减少外加剂的用量,使外加剂对强度的不利影响降低,使得粉刷石膏不但具有较好的凝结时间、保水性能,而且具有较高的强度、粘结力及优良的施工应用性能。
5生产成本与经济效益
(1)柠檬酸废渣粉刷石膏是以废渣为原料,变废为宝、变害为利,所用原料基本上可以不收费或少收费,节省了大量购买天然石膏原料的费用。
(2)目前,粉刷石膏所用外加剂价格昂贵,可占粉刷石膏总成本的30%—40%。柠檬酸废渣石膏中所含有的残余酸和菌丝体,可大大减少外加剂用量,大幅度降低成本。
(3)以年产1万t规模计,柠檬酸废渣粉刷石膏与以天然石膏为原料的粉刷石膏的生产成本、售价及利润比较见表5。
表5柠檬酸废渣粉刷石膏与天然粉刷石膏价格比较


由表5可以看出,柠檬酸废渣粉刷石膏生产成本远低于以天然石膏为原料生产的普通粉刷石膏。因此,它是一种很有市场竞争能力,具有很好经济效益和社会效益的新型建材产品。
6结论
(1)柠檬酸废渣石膏通过特殊工艺处理,可以作为石膏产品及制品的原料。以柠檬酸废渣石膏为原料生产的柠檬酸废渣粉刷石膏和  型半水石膏粉,其性能指标均已达到或超过国家标准。
(2)柠檬酸废渣粉刷石膏生产工艺简单、可靠,设备投资小。
(3)柠檬酸废渣粉刷石膏质量优,需求量大,具有广阔的市场和较强的市场竞争力;生产成本低,利润高,利用废渣,保护环境,具有显著的经济效益和社会效益。




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