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檸檬酸廢渣粉刷石膏的研制
王立明，董文亮
(寧夏建筑材料研究所，寧夏銀川 750001)
摘要：檸檬酸廢渣石膏經(jīng)過處理，可制得性能優(yōu)良的。型半水石膏;以α型半水石膏為原料，加入外加劑，可配制出優(yōu)質(zhì)的粉刷石膏。這種粉刷石膏產(chǎn)品凝結(jié)硬化快，粘結(jié)力強(qiáng)，有較好的保溫、隔熱、吸聲性能，體積穩(wěn)定性好，質(zhì)地細(xì)膩光滑，施工方便，是一種優(yōu)質(zhì)的內(nèi)墻抹灰材料。本文就利用檸檬酸廢渣石膏生產(chǎn)粉刷石膏的生產(chǎn)工藝、成本及產(chǎn)品性能進(jìn)行了研究與分析。
關(guān)鍵詞：檸檬酸廢渣石膏;α型半水石膏;檸檬酸廢渣粉刷石膏;廢渣利用
1前言
檸檬酸廢渣石膏是生產(chǎn)檸檬酸過程中，利用硫酸酸解檸檬酸時(shí)產(chǎn)生的一種工業(yè)廢渣。它的主要成分為CaS04.2H20，每生產(chǎn)1t檸檬酸可產(chǎn)生2.4 t廢渣石膏(折合干渣11.5 t)。目前，我國大約有六七十家檸檬酸廠在正常生產(chǎn)，每年排出的檸檬酸廢渣石膏為100萬t左右。
檸檬酸廢渣石膏由于含有一定量的殘余酸和有機(jī)物一菌絲體，長期以來，一直得不到有效的利用而大量堆積，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，成為廠家極需解決的問題。寧夏建材研究所的科研人員根據(jù)其特性，對(duì)該廢渣不進(jìn)行任何清洗處理，且經(jīng)處理利用后，無任何廢水廢渣產(chǎn)生，研制成功檸檬酸廢渣粉刷石膏，并將投入規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用。它同其它粉刷石膏一樣，具有凝結(jié)硬化快、粘結(jié)力強(qiáng)、防水性能好、保溫、隔熱、吸聲、體積穩(wěn)定性好、質(zhì)地細(xì)膩光滑、施工方便等特點(diǎn)，且價(jià)格低廉，是一種有較強(qiáng)的市場競爭能力，有利于環(huán)境保護(hù)的新型建筑材料。
2原材料
檸檬酸廢渣石膏因檸檬酸生產(chǎn)工藝的不同，呈不同的顏色，一般為白色、灰白色、黃色等;含水率為40%～60%;pH值為5.0—6.2，并伴雜有少量菌絲體的漿體狀物質(zhì)。
研制采用寧夏寧馨兒生物工程有限公司排出的廢渣石膏(含結(jié)晶水19.82%)，其成分如表1。
從表1廢渣石膏的化學(xué)組成可以推算，CaS04·2H20的含量可達(dá)95%以上，是一種較純的石膏原料。只要工藝合適，就可克服該原料存在的缺陷，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的石膏及其制品。
檸檬酸廢渣石膏中含有大量的游離水，所以其脫水制度不同于天然石膏，首先是脫去大量的游離水，這一段時(shí)間料溫上升速度較慢，排潮量大，大量游離水被脫去后，排潮量開始減少，此時(shí)主要脫去結(jié)晶水，料溫上升速度增大，雖然排潮量減少，但隨著物料的沸騰，大量粉塵隨氣體排出。在實(shí)驗(yàn)室條件下，檸檬酸廢渣石膏在不同脫水溫度下的性能見表2。
表2檸檬酸廢渣石膏在不同脫水溫度下的性能從表2可知，其*適宜的脫水溫度為150～170℃，所制得的α型半水石膏粉性能指標(biāo)*好(見表3)，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)中優(yōu)等品的指標(biāo)，稠度、強(qiáng)度波動(dòng)較小，有較長的凝結(jié)時(shí)間，非常適宜于做粉刷石膏的基料。
表3 α型半水石膏粉的性能指標(biāo)
3檸檬酸廢渣粉刷石膏的生產(chǎn)工藝
檸檬酸廢渣粉刷石膏主要采用半干法生產(chǎn)工藝和半水型粉刷石膏的配制技術(shù)，主要工序如下：
檸檬酸廢渣石膏旦鑒王豎一成型一熱處理設(shè)備脫水一一陳化十粉磨一一計(jì)量一混合一包裝入庫
(1)半干法生產(chǎn)工藝主要是指將含水量40%～60%的料漿自然干燥至含水8%～15%，然后用皮帶機(jī)將其輸送至成型設(shè)備中成型，成型后的塊狀物料用小車輸運(yùn)至專門的熱處理設(shè)備中進(jìn)行脫水處理，在該設(shè)備中經(jīng)一定時(shí)間熱處理后的物料是以半水石膏為主的多種相共存的熟石膏粉。該石膏粉因原料含有一定量的酸和有機(jī)菌體(沒有清除)，具有較長的凝結(jié)時(shí)間和一定的保水性能，因此，只需加入少量的緩凝劑、保水劑及其它特性填料即可達(dá)到粉刷石膏的性能指標(biāo)。
(2)陳化后的熟料需經(jīng)粉磨設(shè)備粉磨，粉磨后的物料即為配制粉刷石膏的基料。該基料經(jīng)計(jì)量倉計(jì)量后，經(jīng)輸送設(shè)‘備將其輸入雙螺旋混料設(shè)備中混合，外加劑經(jīng)計(jì)量后，通過人工加入，出混料機(jī)后的物料經(jīng)包裝即為粉刷石膏。
4 產(chǎn)品性能
檸檬酸廢渣粉刷石膏與中衛(wèi)新材料廠生產(chǎn)的粉刷石膏產(chǎn)品性能對(duì)比如表4。
表4 2種粉刷石膏產(chǎn)品性能對(duì)比
由表4可以看出，檸檬酸廢渣粉刷石膏的性能與以天然石膏為原料的粉刷石膏相比，各項(xiàng)性能相差不很大，產(chǎn)品所有性能均可達(dá)到和超過國標(biāo)中優(yōu)等品的水平。
檸檬酸廢渣石膏中殘余的有機(jī)酸和菌絲體，在生產(chǎn)中一部分因高溫作用而揮發(fā)，但大部分仍殘留在產(chǎn)品中。殘余的有機(jī)酸使α型半水石膏的凝結(jié)時(shí)間大大延長，從而節(jié)省了緩凝劑的用量;而菌絲體的存在，不但可以起到延緩凝結(jié)時(shí)間的作用，還大大增強(qiáng)了粉刷石膏的保水性能，使外加劑由原來天然石膏的4%降至2%以內(nèi)。減少外加劑的用量，使外加劑對(duì)強(qiáng)度的不利影響降低，使得粉刷石膏不但具有較好的凝結(jié)時(shí)間、保水性能，而且具有較高的強(qiáng)度、粘結(jié)力及優(yōu)良的施工應(yīng)用性能。
5生產(chǎn)成本與經(jīng)濟(jì)效益
(1)檸檬酸廢渣粉刷石膏是以廢渣為原料，變廢為寶、變害為利，所用原料基本上可以不收費(fèi)或少收費(fèi)，節(jié)省了大量購買天然石膏原料的費(fèi)用。
(2)目前，粉刷石膏所用外加劑價(jià)格昂貴，可占粉刷石膏總成本的30%—40%。檸檬酸廢渣石膏中所含有的殘余酸和菌絲體，可大大減少外加劑用量，大幅度降低成本。
(3)以年產(chǎn)1萬t規(guī)模計(jì)，檸檬酸廢渣粉刷石膏與以天然石膏為原料的粉刷石膏的生產(chǎn)成本、售價(jià)及利潤比較見表5。
表5檸檬酸廢渣粉刷石膏與天然粉刷石膏價(jià)格比較
由表5可以看出，檸檬酸廢渣粉刷石膏生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于以天然石膏為原料生產(chǎn)的普通粉刷石膏。因此，它是一種很有市場競爭能力，具有很好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的新型建材產(chǎn)品。
6結(jié)論
(1)檸檬酸廢渣石膏通過特殊工藝處理，可以作為石膏產(chǎn)品及制品的原料。以檸檬酸廢渣石膏為原料生產(chǎn)的檸檬酸廢渣粉刷石膏和 型半水石膏粉，其性能指標(biāo)均已達(dá)到或超過國家標(biāo)準(zhǔn)。
(2)檸檬酸廢渣粉刷石膏生產(chǎn)工藝簡單、**，設(shè)備投資小。
(3)檸檬酸廢渣粉刷石膏質(zhì)量優(yōu)，需求量大，具有廣闊的市場和較強(qiáng)的市場競爭力;生產(chǎn)成本低，利潤高，利用廢渣，保護(hù)環(huán)境，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
