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论文采用常压醇盐溶液法,进行温和工艺条件下α-半水石膏(α-HH),短柱状、长棒状α-HH的制备研究工作,所形成的实验结论如下:
1、以经预处理后的脱硫石膏为原料,通过单因素条件实验,考察并确定α-HH制备较适宜的醇盐体系浓度和转化反应工艺条件为:
甘油-Ca-Mg-Na醇盐体系:CaCl2浓度2.9mol·L-1、MgCl2浓度0.0315mol·L-1、NaCl浓度0.2735mol·L-1、甘油用量6%,反应时间4h、固液比1∶4、反应温度92℃,所制备的样品为粗细不均、长径比约5∶1~15∶1的棒状纯相六方晶型α-HH;
乙二醇-Ca-Zn-Na醇盐体系:NaCl浓度0.2507mol·L-1、ZnCl2浓度0.0587mol·L-1、CaCl2浓度2.8798mol·L-1、乙二醇用量10%,反应时间4h、固液比1∶4、反应温度95℃,所制备的样品为长径比约5∶1~10∶1的棒状纯相六方晶型α-HH。
2、以短柱状、长棒状α-HH的制备为目标,在甘油-Ca-Mg-Na醇盐体系下,通过筛选实验考察并确定丁二酸、葡萄糖为较适宜的晶形控制剂。
以丁二酸为晶形控制剂,较适宜的丁二酸用量为0.0282mol·L-1,所制备α-HH样品为短棱柱状,长度约20~35μm,长径比约1∶1~2∶1。
以葡萄糖为晶形控制剂,较适宜的葡萄糖用量为0.0370mol·L-1,所制备α-HH样品为长度约100μm,长径比约35∶1的长棒状。并对葡萄糖作为晶形控制剂时DH转化为α-HH的作用机制进行了初步探讨,认同转化过程遵循“溶解-再结晶”机理,晶体生长符合Frank“螺型位错”生长机制。
3、乙二醇-Ca-Zn-Na醇盐体系下,以丁二酸为晶形控制剂,较适宜的丁二酸用量为0.0423mol·L-1,所制备α-HH样品为短柱状,长度约15~30μm,长径比约1∶2~1∶1。
以葡萄糖为晶形控制剂,较适宜的葡萄糖用量为0.0555mol·L-1,制备α-HH样品为长棒状,长度约80~100μm,长径比约为20∶1。
4、对上述六个体系下所制备样品的试件进行2h抗折强度、2h抗压强度、烘干抗压强度的检测,结果显示添加丁二酸晶形控制剂的甘油-Ca-Mg-Na-丁二酸、乙二醇-Ca-Zn-Na-丁二酸体系样品试件的强度测试平均值相对较大,与文献报道的短柱状α-HH的力学强度高相一致。样品试件的断面SEM图分析认为:片状、小而短的棒状结构,以及相对紧凑的断面排列可能是该类样品试件强度测试值相对较高的原因。
1、以经预处理后的脱硫石膏为原料,通过单因素条件实验,考察并确定α-HH制备较适宜的醇盐体系浓度和转化反应工艺条件为:
甘油-Ca-Mg-Na醇盐体系:CaCl2浓度2.9mol·L-1、MgCl2浓度0.0315mol·L-1、NaCl浓度0.2735mol·L-1、甘油用量6%,反应时间4h、固液比1∶4、反应温度92℃,所制备的样品为粗细不均、长径比约5∶1~15∶1的棒状纯相六方晶型α-HH;
乙二醇-Ca-Zn-Na醇盐体系:NaCl浓度0.2507mol·L-1、ZnCl2浓度0.0587mol·L-1、CaCl2浓度2.8798mol·L-1、乙二醇用量10%,反应时间4h、固液比1∶4、反应温度95℃,所制备的样品为长径比约5∶1~10∶1的棒状纯相六方晶型α-HH。
2、以短柱状、长棒状α-HH的制备为目标,在甘油-Ca-Mg-Na醇盐体系下,通过筛选实验考察并确定丁二酸、葡萄糖为较适宜的晶形控制剂。
以丁二酸为晶形控制剂,较适宜的丁二酸用量为0.0282mol·L-1,所制备α-HH样品为短棱柱状,长度约20~35μm,长径比约1∶1~2∶1。
以葡萄糖为晶形控制剂,较适宜的葡萄糖用量为0.0370mol·L-1,所制备α-HH样品为长度约100μm,长径比约35∶1的长棒状。并对葡萄糖作为晶形控制剂时DH转化为α-HH的作用机制进行了初步探讨,认同转化过程遵循“溶解-再结晶”机理,晶体生长符合Frank“螺型位错”生长机制。
3、乙二醇-Ca-Zn-Na醇盐体系下,以丁二酸为晶形控制剂,较适宜的丁二酸用量为0.0423mol·L-1,所制备α-HH样品为短柱状,长度约15~30μm,长径比约1∶2~1∶1。
以葡萄糖为晶形控制剂,较适宜的葡萄糖用量为0.0555mol·L-1,制备α-HH样品为长棒状,长度约80~100μm,长径比约为20∶1。
4、对上述六个体系下所制备样品的试件进行2h抗折强度、2h抗压强度、烘干抗压强度的检测,结果显示添加丁二酸晶形控制剂的甘油-Ca-Mg-Na-丁二酸、乙二醇-Ca-Zn-Na-丁二酸体系样品试件的强度测试平均值相对较大,与文献报道的短柱状α-HH的力学强度高相一致。样品试件的断面SEM图分析认为:片状、小而短的棒状结构,以及相对紧凑的断面排列可能是该类样品试件强度测试值相对较高的原因。