钛石膏制备新型绿色环保耐火

钛石膏制备新型绿色环保耐火 高强度石膏板 作者:金祥 摘 要:为进一步加大攀西地区钛石膏的开发利用，将钛石膏纯化、干燥、烘烤以后制得β型半水石 膏，然后通过掺加水泥、玻璃纤维、氢氧化镁、改性淀粉、高效渗透液等辅助 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 对钛石膏进行化学改 性，制取钛石膏板，研究结果表明:纯化后的钛石膏经170?烘烤1 h转化成β型半水石膏;按65 %钛 石膏、15 %水泥、8 %改性淀粉、2 %氢氧化铝、1 %玻璃纤维、9 %高效渗透液制得的钛石膏板试样力 学性能可达到抗拉强度4.156 MPa MPa、抗压强度26.624 MPa是性能优异的新型建筑材料。 关键词:钛石膏 石膏板 性能 Preparation of Gypsum Board that had New Type of Green Environmental Protection Refractory and High-strength from Titanium Gypsum Abstract:In order to further improve the development and utilization of Titanium gypsum in Panxi Area, first,we purified, dried, baked Titanium gypsum.Then,the prepared product ( β-semi-hydrated gypsum) was modified by doping auxiliary materials, such as cement, glass fiber, Magnesium hydroxide, modified starch, efficient penetrant ,etc. Finally,Titanium gypsum board was prepared. The results showed that the purified Titanium gypsum became semi-hydrated gypsum after baking 1h at 170 ? for 1 hour.The optimal test conditions is that Titanium gypsum being 65, ,cement being 15 ,,modified starch being 8 ,, magnesium hydroxide being 2 ,, glass fiber being 1 ,,efficient penetrant is 9 ,.Under these condition ,we prepared the Titanium gypsum board whose mechanical strength and compressive strength could reach 4.156MPa and 26.624MPa respectively.So the product is a kind of building material of excellent performance. Key words:Titanium gypsum Pypsum board Property 1 0 前言 0.1 石膏板的运用范围、特点及其种类 石膏板广泛用于住宅、办公楼、商店、旅馆和工业厂房等各种建筑物的内隔墙、墙体覆面板(代替墙面抹灰层)、天花板、吸音板、地面基层板和各种装饰板等。它是一种重量轻、厚度较薄、强度较高、隔音绝热、加工方便和防火等性能较好的建筑材料，是当前着 [1]重发展的新型轻质板材之一。目前我国生产的石膏板主要有:纸面石膏板、纤维石膏板、 [2]石膏空心条板、装饰石膏板及石膏吸音板。正是由于石膏板具有众多优良特性，其在我国的发展前景大好，2006年中国建筑装饰装修协会在北京召开的06年中国石膏板行业重点企业会议上透露，经过近30年的发展，特别是近几年的快速发展，我国石膏板年产能已达 [3]10亿平方米，这个数字还会随着时间激增。 0.2 传统石膏板的制备方法 目前我国石膏板的生产已经全面步入机械自动化，其主要生产 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 如下: 熟料的制备:石膏板采用的主要原料是天然石膏，其主要成分为CaSO?2HO，其经42过回转窑煅烧后可得到β型半水石膏为主建筑石膏，该过程用方程式表示为: ,,,CaSO?2HOβ-CaSO?1/2HO + 3/2HO，煅烧后的建筑石膏经冷却后，储存于大料仓，42422 以备用。 配料部分:备料:改性淀粉、缓凝机、纸浆、减水剂、水经定量计量后放入水力碎浆机搅拌成原料浆，然后泵入料浆储备罐备用;发泡剂和水按比例投入发泡剂制备罐搅拌均匀，泵入发泡剂储备罐备用;促凝剂和石膏粉原料经提升输送设备进入料仓备用;配料:料浆储备罐中的浆料使用计量泵泵入到搅拌机，发泡剂使用动态发泡装置发泡后进入搅拌机，促凝剂和石膏粉(占原料质量比70%-80%)使用全自动计量皮带称计量后进入搅拌机， [4]然后所有主辅料在搅拌机混合成合格的石膏浆。 成型输送部分:上纸开卷后经自动纠偏机进入成型机，下纸开卷后经自动纠偏机、刻痕机、震动平台进入成型机，搅拌机的料浆落到震动平台的下纸上进入成型机，在成型机上挤压出 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 规格的石膏板，然后在凝固皮带上完成初凝、在输送辊道上完成终凝，经过 2 定长切断机进行切割，然后使用靠拢辊道使两张板材的间距达到要求后，经分配及分配进入干燥机干燥。 烘干储存部分:采用燃油型导热油炉做为热源，热油经过翅片换热器换出热风后经风机送入干燥机内部完成烘干任务。干燥机完成干燥任务后，再近一步对石膏板进行定长切边、全自动包边，然后经过成品输送机送入自动堆垛机堆垛，堆垛完成后使用叉车运送到打包区检验包装，全套生产流程完成。 [3,4]目前我国石膏板的需求量和生产量都十分巨大，这势必会大量开采天然石膏，本文结合攀西地区资源特色，用钛石膏替代天然石膏制备石膏板。 0.3 钛石膏 钛白粉是目前性能最好的白色无机颜料，在涂料、塑料、造纸、化纤、印刷油墨、 [5][6]橡胶、化妆品等领域应用广泛。世界各国工业主用用硫酸法和氯化法生产钛白粉， [7]然而目前我国生产钛白粉主要用硫酸法。我国攀西地区钛资源极其丰富，是钛资源 [8]综合开发利用的重要地区，有很多钛白粉生产企业以硫酸法生产二氧化钛及其副产 [9]物。据统计，生产1 t 钛白粉要排出质量分数在20%左右的废酸高达6 t 之高，含量 [10]为2%的硫酸废水更是多，甚于80 t左右，况且回收利用量甚少。浓度为2%的稀废硫酸可利用石灰或电石渣直接进行中和，处理后的废水达标排放或进行部分回收，同时 [10][11]得到副产物钛石膏，“十二五”末钛石膏的年产量可能达到2000万吨。钛石膏的主要化学成分是二水石膏，杂质主要是铁、镁、铝、钛、硅，其中铁的含量最高，且 [12][12]主要以FeO 的形式存在。各类石膏化学成份见表1。 23 表1 石膏的化学成份(质量分数，%) O AlO TiO SiO MgO CaO Fe原料名称 232322 32.47 2.90 0.12 0.03 0.24 0.02 化学石膏 30.36 7.79 0.82 4.32 2.01 0.87 钛石膏 因此，用钛石膏纯化获取硫酸钙既能充分利用钛白石膏，创造其价值，也有利于天然石膏资源的可持续发展，且保护环境。要有效利用钛石膏就要对其纯化，除去含量较高的三氧化二铁杂质。 3 0.4 除铁方法 世界各国都在研究更有利有效的除铁方法，其中主要有沉淀法、重结晶法、有机 [12]物萃取法等。沉淀法一般过滤会比较困难，操作也不方便;重结晶法操作工艺复杂，能耗高，除铁产率低，因此二者均不是本实验。而有机物萃取法因其有选择性高、 [13]能耗低和污染少等优点，本实验将采用这种方法来除铁。 据相关文献记载，在有机物萃取法中丙酮纯化法具有选择性高、工艺运作便捷、获取产品纯等特点。而正因为硫酸钙不溶于有机溶剂，丙酮的加入将降低硫酸钙的溶解度，使硫酸钙沉淀析出。同时，由于钛白石膏中含有FeO 、AlO 、TiO 、SiO 、MgO等杂232322质，而这些杂质易溶于有机溶剂，丙酮的加入将溶解这些杂质，让硫酸钙沉淀析出，可以得到较纯的钛石膏。 0.5 本论文研究的主要内容及意义 我国四川省攀西地区是钛资源综合开发利用的重要地区，有很多钛白粉生产企业以硫酸法生产二氧化钛及其副产物，企业在处理废弃物时会产出巨量的钛石膏。这些 [14]钛石膏由于得不到及时处理被长期掩埋或堆放在某处，既浪费资源又污染环境。本文主要研究:通过一定的方法将这些钛石膏纯化并添加其它辅料将其制备成具有多种优良特性的新型石膏板，探讨温度、加热时间、原料配比等因素对石膏板性能的影响，并对石 膏板的性能进行测定。 4 1 材料与方法 1.1 材料和试剂 钛石膏:西昌瑞康钛业提供; 硅酸盐水泥:525#，西昌航天水泥有限责任公司; 改性淀粉:AR，成都市科龙化工试剂厂; 氢氧化镁:AR，上海美亚化工科技发展有限公司; 浓盐酸:AR，成都市金山化工试剂厂; 丙酮:AR, 成都市科龙化工试剂厂; 玻璃纤维:成都市科龙化工试剂厂; 高效渗透液:四川眉山乾坤科技发展有限公司; 1.2 主要仪器 GJ-2 密封式化验制样粉碎机，绍兴昕博仪器有限公司; HZT-B5000 电子天平，福州华志科学仪器有限公司; DHG-9076A型 电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司; SX2-4-16箱式电阻炉，上海精宏实验设备有限公司; TA-60WS 差热热重分析仪，日本岛津公司; CTM8010 微机控制电子万能材料实验机，协强仪器制造(上海)有限公司; 1.3 实验方法 1.3.1 钛石膏的纯化 纯化的干滤饼钛石膏钛石膏燥滤液搅过搅过拌滤拌滤蒸盐酸滤液馏丙酮 图1丙酮法纯化钛白石膏的工艺流程图 先取一块钛石膏块用榔头敲碎成小块状，将起转入GJ-2型密封式化验制样粉碎机中打 5 碎成粉末状取出备用。根据有关文献，由于硫酸钙微溶于水，难溶于丙酮，能溶于盐酸，本实验选用盐酸来溶解钛石膏。称取15 g钛石膏，置于容量为1000 ml的烧杯中，加入500 mL、6 mol/L的HCl，常温下搅拌45 min，过滤，得到滤液。将滤液至于容量为3000 ml的烧杯中，按丙酮/滤液的体积比为3/1的比例向滤液中加入丙酮并搅拌5 min，静置一晚，抽滤，得到颜色纯白的钛石膏滤饼，将滤饼干燥即得到较纯化的钛石膏。 将抽滤后的滤液置于烧杯中静置分层，将上层的盐酸和下层的丙酮分别回收到干净容器内并密封，以便下次继续使用。 加大原料比，重复上述步骤制备更多较纯化的钛石膏。 1.3.2 β型半水石膏的制备 β型半水石膏是由纯化后的钛石膏加热到一定温度烘烤转化而来。本实验为了提高β [15,16]型半水石膏的转化率，根据相关文献的控温范围，再根据本地的气候气压条件设置了三个烘烤温度和不通的烘烤时间来考察其转化率。二水石膏转化为半水石膏的方程式为: ,,,β-CaSO?1/2HO + 3/2HO，若5克CaSO?2HO完全转化成CaSO?2HO4224242 β–CaSO?1/2HO可得到β型半水石膏的质量为4.2151克。 42 1.3.3 钛石膏板的制备 [4,17]将各原料准备好后，以原料总质量为400克计量，按照表3中配比配制生料。 表3 钛石膏板原料配方(质量百分数) 钛石膏板 β型半水石膏 水泥 改性淀粉 氢氧化铝 玻璃纤维 高效渗透液 编号 A 75 5 8 2 1 9 B 70 10 8 2 1 9 C 65 15 8 2 1 9 将各种原材料称取好后先将生料均化，再向均化的生料里加入一定量的高效渗透液，然后加入适量蒸馏水，边加边搅拌，待物料成糊状后停止加水并继续搅拌均匀后将物料全部倒入自制磨具腔内，浇注成型，待混合料在模具内放热凝固15分钟后，卸开模具取出 [4]石膏板放置在室内处养护3-4天，再放在阳光下干燥。 1.3.4 钛石膏板的性能测试 将制备良好的钛石膏板用微机控制电子万能材料实验机进行抗拉、抗压等强度测试， 6 用差热热重分析仪进行热稳定分析。 2 结果与分析 2.1 烘烤温度和烘烤时间对β型半水石膏转化率的影响 二水石膏经加热烘烤在较低温度时转化为α型半水石膏，温度升高时可得稳定性更好 [15,16]的β型半水石膏。5.0000 g的钛石膏在不同温度和不同烘烤时间下的实验结果见表2。 表2 钛石膏的烘烤情况(剩余质量) 1h 2h 3h 4.5163g 4.1173g 3.9635g 160? 4.2153g 4.0053g 3.9531g 170? 3.9965g 3.9550g 3.9520g 180? 由表2可知，在本地气温气压条件下，将钛石膏置于170 ?的环境中，烘烤1 h即可最高效的得到β型半水石膏。 2.2 原料配比对钛石膏板性能的影响 2.2.1 原料配比对钛石膏板耐火性能的影响 分别从制备良好的A、B、C三个钛石膏板的剖切面刮下一点物料细粉进行热重分析，得出A、B、C三块钛石膏板的DTG图谱依次如下: 7 TGADTAmguV 0272.96x10C 3.00 0mJHeat254.52x10150.000258.66J/gx1002.00JHeat1.18x10001.19kJ/gx10418.19x10C 0C135.09x100-85.50x10mJHeat1.00100.0000-14.85x10mJHeat-86.89J/gx100530.12x10C0-15.09J/gx100159.41x10C 0.00 50.00-1.00 0.00100.00200.00300.00400.00500.00Temp[C] 钛石膏板A试样 TGADTAmguV100.007.00 6.000.005.00 -100.004.00 -200.003.00 2.00-300.00 0177.93x10C100.00200.00300.00400.00500.00Temp[C] 钛石膏板B试样 8 TGADTAmguV 9.00100.00 8.00 0.007.00 6.00 -100.005.00 4.00 -200.000174.71x10C3.00100.00200.00300.00400.00500.00Temp[C] 钛石膏板C试样 图2 钛石膏板的DTG测定图谱 从图2可以看出:三个钛石膏板的DTG图谱走势基本一致，当温度升高到140 ?左右时，被测试样的质量开始下降，温度继续升高到175 ?左右后，被测试样的质量基本不再变化。说明这部分是钛石膏板内两个结晶水的分解过程，只有等其中的两个结晶水全部分解完毕后，温度才能从其分解温度175 ?的基础上继续上升。分解过程中产生大量水蒸汽，对火 [18]焰的蔓延起到阻隔的作用，这样遇到火灾时会赢得宝贵的救火时间。 2.2.2 原料配比对钛石膏板韧性的影响 分别从制备良好的A、B、C三个钛石膏板上切取长宽高均为50 mm×9 mm×20 mm的三个小块，并分别对这三个小块做拉伸实验，得出A、B、C三个钛石膏板的拉伸图谱如下: 钛石膏板A试样 9 钛石膏板B试样 钛石膏板C试样 图3 钛石膏板的拉伸测定图谱 从图3可看出:A、B、C三个板的最大抗拉强度分别为2.918 MPa、3.491 MPa、4.156 MPa。从A、B、C三个钛石膏板试样的拉伸曲线上可以得出，试样的拉伸形变在5mm左右 [19]细微波动，其抗拉强度符合国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。当试样达到最大拉伸强度后直接断裂，从A、B、C三个钛石膏板的用料配比上看，只有β型半水石膏和水泥的含量在发生变化，说明水泥 [20]含量的增加并不能很有效的提高钛石膏板的韧性。 2.2.3 原料配比对钛石膏板硬度的影响 分别从制备良好的A、B、C三个钛石膏板上切取长宽高均为60 mm×30 mm×30 mm的三个小块，并对这三个小块做压缩实验，得出A、B、C三块钛石膏板压缩图谱依次如 10 下: 钛石膏板A试样 钛石膏板B试样 钛石膏板C试样 图4 钛石膏板的压缩测定图谱 从图4可看出:A、B、C三个板的最大抗压强度分别为16.332 MPa、16.909 MPa、26.624 MPa。结合板材的配料比和其相应的硬度测定走势图可以看出:三个板材的压缩距离都在 [19]2mm左右细微波动和抗压强度都符合国家建筑材料标准。对比A、B、C三个板材的压缩图可以得出A板在经过最大抗压载荷后其抗压性能迅速下降,压缩试样直接破裂，而 B、C板在经过最大抗压载荷后其抗压性能不会迅速下降，而且C板基本以与最大抗压载荷持平趋势发展，在此时观察试样只出现细微的裂纹，说明用这种方法制备出的钛石膏板的硬度 [20]都非常高，且钛石膏板随着水泥含量的增加其硬度也不断增加。 11 3 结论 以钛石膏为原料，对其纯化、加热烘烤得到较纯化的钛石膏，并以此石膏为主要原料再加入其它的一些列辅助原料采用浇筑成型的方法制备日用石膏板，用差热热重分析仪和微机控制电子万能材料实验机对其性能进行了检测，得出以下结论: (1)在本地气温气压的的条件下，将钛石膏置于170 ?的环境中，烘烤1 h即可最高效的得到β型半水石膏。 (2)实验制备出的钛石膏板不但能耐火还能在一定程度延缓火势的蔓延，这样遇到火灾时会赢得宝贵的救火时间。 [19](3)实验制备出的钛石膏板的强度很高，均达到建筑石膏国家标准。预计随着玻璃纤维、粘合剂及水泥的用量增加其强度还会不同程度的增加。但是我们需要对钛石膏板的成本和市场做一个综合的调查和分析，才能真正的制备出适应市场需要的钛石膏板，才能真正的解决攀西地区钛石膏大量堆积得不到处理的现象，也为保护天然石膏做一些贡献，这是我们下一步需要做的。 12 参 考 文 献 [1] 林宗寿.无机非金属材料工学,Z,.武汉理工大学出版社:田道全,2008. 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