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一種水熱法快速制備超高強(qiáng)度α半水石膏的反應(yīng)釜的制作方法

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一種水熱法快速制備超高強(qiáng)度α半水石膏的反應(yīng)釜的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種水熱法快速制備超高強(qiáng)度α半水石膏的反應(yīng)釜。該反應(yīng)釜主要包括反應(yīng)釜主體、加熱裝置、攪拌裝置和監(jiān)測(cè)控制裝置。反應(yīng)釜主體包括釜體,釜體頂部有料漿進(jìn)口,釜體底部有卸料口;加熱裝置包括多組均勻排布在釜體內(nèi)壁的加熱排管、加熱介質(zhì)入口和加熱介質(zhì)出口,加熱排管是截面呈長(zhǎng)方形的扁管,扁管長(zhǎng)邊垂直于釜壁;攪拌裝置由電機(jī)、攪拌軸以及攪拌槳組成,攪拌槳為錨型與螺旋槳型組合的攪拌槳;監(jiān)測(cè)控制裝置包括測(cè)溫管和取料口。本實(shí)用新型通過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn),能夠降低α半水石膏生產(chǎn)周期和生產(chǎn)能耗,簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝,并且能夠大幅度提升α半水石膏的二次成核速率,降低α半水石膏細(xì)度,使得其強(qiáng)度遠(yuǎn)大于現(xiàn)有反應(yīng)釜制備的半水石膏。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種水熱法快速制備超高強(qiáng)度α半水石膏的反應(yīng)釜

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及制備α半水石膏的反應(yīng)釜,特別涉及一種水熱法快速制備超高強(qiáng)度α半水石膏的反應(yīng)釜。

【背景技術(shù)】
[0002]水熱法是制備超高強(qiáng)α半水石膏的最適宜的工藝方法,它可以有效調(diào)控α半水石膏晶體的形貌以及粒度大小、粒度分布等顆粒特性,降低α半水石膏使用過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量,優(yōu)化α半水石膏水化速率和石膏硬化漿體的微觀結(jié)構(gòu),使得石膏材料具有極高的力學(xué)強(qiáng)度。反應(yīng)釜是水熱法制備α半水石膏的主體和關(guān)鍵設(shè)備,它的特性對(duì)于α半水石膏的性能以及成本等具有決定性影響。目前,水熱法制備α半水石膏工藝主要著眼于石膏形貌的改變和調(diào)控,從工藝和設(shè)備等對(duì)于石膏粒度控制的考慮較少。這就使得制備的α半水石膏顆粒粗大,其制備的石膏材料力學(xué)強(qiáng)度雖然有大幅度提升,但是很難達(dá)到超高強(qiáng)石膏的要求,并且粗大的顆粒制備的石膏材料在細(xì)節(jié)表現(xiàn)方面較差,很難符合模具、模型的制備要求。因此,現(xiàn)有工藝為了降低制備的α半水石膏的粒度,又引入了粉磨工序。但是,這又會(huì)導(dǎo)致部分規(guī)則的半水石膏晶體由于粉磨變?yōu)椴灰?guī)則的顆粒。雖然降低了半水石膏顆粒細(xì)度,優(yōu)化了粒度級(jí)配但是與水熱法工藝制備規(guī)則形貌α半水石膏顆粒的優(yōu)勢(shì)相t匕,對(duì)于α半水石膏性能的提升幅度不大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是,提供一種水熱法快速制備超高強(qiáng)度α半水石膏的反應(yīng)釜,該反應(yīng)釜既能調(diào)控α半水石膏顆粒形貌又可以有效優(yōu)化其顆粒特性,在簡(jiǎn)化整體工藝的同時(shí)提升α半水石膏的性能。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種水熱法快速制備超高強(qiáng)度α半水石膏的反應(yīng)釜,主要包括反應(yīng)釜主體、加熱裝置、攪拌裝置和監(jiān)測(cè)控制裝置。反應(yīng)釜主體包括釜體,釜體頂部有料漿進(jìn)口,釜體底部有卸料口 ;加熱裝置包括多組加熱排管、加熱介質(zhì)入口和加熱介質(zhì)出口,加熱排管均勻排布在釜體內(nèi)壁,加熱介質(zhì)由入口進(jìn)入通過(guò)多個(gè)加熱排管最后由出口流出;攪拌裝置由電機(jī)、攪拌軸以及攪拌槳組成;監(jiān)測(cè)控制裝置包括測(cè)溫管和取料口。
[0006]所述的加熱排管是截面呈長(zhǎng)方形的扁管,扁管長(zhǎng)邊(即扁管面積較大的面)垂直于釜壁。
[0007]所述的加熱排管優(yōu)選為四組,且四組加熱排管兩兩對(duì)稱(chēng)。
[0008]所述的攪拌槳優(yōu)選為錨型與螺旋槳型組合的攪拌槳。
[0009]所述的測(cè)溫管和取料口優(yōu)選均從釜體頂端伸入到釜體內(nèi)部。
[0010]本實(shí)用新型采用內(nèi)加熱方式,加熱排管位于反應(yīng)釜內(nèi)部,加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油或蒸汽,這較外加熱方式傳熱速率和效率大幅度提升。對(duì)于水熱法制備α半水石膏,其反應(yīng)溫度一般高達(dá)140°C以上,漿體升溫時(shí)間在整個(gè)生產(chǎn)周期中占很大比例,甚至要長(zhǎng)于實(shí)際反應(yīng)時(shí)間。升溫速率的提高可以很大程度上降低產(chǎn)品整個(gè)生產(chǎn)周期,另外也降低了反應(yīng)過(guò)程能量的損失,降低生產(chǎn)成本。另外,加熱管內(nèi)置也比夾套式加熱方式更加易于維護(hù)。內(nèi)置加熱排管采用的是截面呈長(zhǎng)方形的扁管而不是傳統(tǒng)的圓形管,扁管長(zhǎng)邊垂直于釜壁并且四組排管兩兩對(duì)稱(chēng)。α半水石膏的制備過(guò)程就是α半水石膏晶體的結(jié)晶過(guò)程,成核速率高低決定了 α半水石膏的細(xì)度及粒度級(jí)配。對(duì)于晶體結(jié)晶,成核速率取決于二次成核,其大小決定于晶體-晶體、晶體-攪拌槳、晶體-器壁之間的碰撞機(jī)率和能量。傳統(tǒng)反應(yīng)釜,反應(yīng)漿體濃度有一最大值,其一定的情況下,由于晶體之間、晶體與器壁之間碰撞產(chǎn)生的二次晶核基本不變;攪拌速率對(duì)于二次成核影響較大,但是其最大轉(zhuǎn)速有極限,轉(zhuǎn)速一定的情況下,晶體與攪拌槳之間碰撞產(chǎn)生的二次晶核基本也變化不大;因此,傳統(tǒng)反應(yīng)釜對(duì)于提升晶體成核速率,降低α半水石膏細(xì)度能力有限。本實(shí)用新型在反應(yīng)釜內(nèi)部引入了扁形加熱排管,在傳導(dǎo)熱量的同時(shí),其面與漿體轉(zhuǎn)動(dòng)方向垂直,晶體可以直接與其碰撞,增加了二次成核的來(lái)源。同時(shí),晶體與其碰撞后速率將為零,碰撞能量也遠(yuǎn)非前述三種方式(晶體-晶體、晶體-攪拌槳、晶體-器壁之間的碰撞)能夠相比,產(chǎn)生的二次晶核就很多。本實(shí)用新型同時(shí)采用了錨型與螺旋槳型組合的攪拌槳,也就是平槳與斜槳的組合。平槳能夠產(chǎn)生很大的徑向流,增大晶體與器壁和加熱排管之間的碰撞;螺旋槳型等斜槳能夠產(chǎn)生上下的軸向流,將粗大易沉降的大晶體以及由于和加熱排管碰撞而下沉的晶體卷起重新加入徑向流,并且,在軸向流和徑向流的相互交匯的過(guò)程中,晶體之間的碰撞頻率也會(huì)增加。
[0011]本實(shí)用新型可以利用天然石膏以及脫硫石膏、磷石膏等工業(yè)副產(chǎn)石膏制備高強(qiáng)的α半水石膏,所制備的α半水石膏可以作為石膏模型、模具以及石膏建材生產(chǎn)等領(lǐng)域的高性能的原料。
[0012]綜上所述,本實(shí)用新型通過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn),能夠降低α半水石膏生產(chǎn)周期和生產(chǎn)能耗,簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝,并且能夠大幅度提升α半水石膏的二次成核速率,降低α半水石膏細(xì)度,使得其強(qiáng)度遠(yuǎn)大于現(xiàn)有反應(yīng)釜制備的半水石膏。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是水熱法快速制備超高強(qiáng)度α半水石膏的反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0014]圖2是圖1中AA線剖面圖;
[0015]圖3是圖1中虛線框所示加熱排管局部放大圖;
[0016]附圖中的標(biāo)記為:1_料漿進(jìn)口,2-釜體,3-電機(jī),4-攪拌軸,5-攪拌槳,6-加熱介質(zhì)入口,7-加熱介質(zhì)出口,8-加熱排管,9-測(cè)溫管,10-取料口,11-卸料口。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。應(yīng)理解,下面的實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。
[0018]實(shí)施例1
[0019]一種水熱法快速制備超高強(qiáng)度α半水石膏的反應(yīng)釜,主要包括反應(yīng)釜主體、加熱裝置、攪拌裝置和監(jiān)測(cè)控制裝置,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2和3所示。反應(yīng)釜主體包括釜體2,釜體2頂部有料漿進(jìn)口 1,釜體2底部有卸料口 11 ;加熱裝置包括四組加熱排管8、加熱介質(zhì)入口 6和加熱介質(zhì)出口 7,加熱排管8均勻排布在釜體2內(nèi)壁,加熱介質(zhì)由入口 6進(jìn)入通過(guò)4個(gè)加熱排管8最后由出口 7流出;攪拌裝置由電機(jī)3、攪拌軸4以及攪拌槳5組成;監(jiān)測(cè)控制裝置包括測(cè)溫管9和取料口 10。
[0020]所述的加熱排管8是截面呈長(zhǎng)方形的扁管,扁管長(zhǎng)邊(即扁管面積較大的面)垂直于釜壁并且四組加熱排管兩兩對(duì)稱(chēng)。
[0021]所述的攪拌槳5為錨型與螺旋槳型組合的攪拌槳。
[0022]所述的測(cè)溫管9和取料口 10均從釜體2頂端伸入到釜體2內(nèi)部。
[0023]實(shí)施上述反應(yīng)釜制備α半水石膏的過(guò)程如下:
[0024]粉狀天然石膏或工業(yè)副產(chǎn)石膏、外加劑、水等按照一定比例調(diào)成固含量30?70%的料漿,料漿通過(guò)進(jìn)料口 I進(jìn)入釜體2內(nèi),料漿在釜體內(nèi)的填充度為40?90 %。漿體通過(guò)由攪拌電機(jī)3、攪拌軸4和攪拌槳5組成的攪拌裝置按照100?500轉(zhuǎn)/分鐘的速率進(jìn)行攪拌。導(dǎo)熱油或熱蒸汽等由加熱介質(zhì)入口 6進(jìn)入,出口 7流出,通過(guò)加熱排管8來(lái)快速使得料漿升溫到110?150°C。溫度由測(cè)溫管9測(cè)得并反饋給控制系統(tǒng)并通過(guò)控制加熱介質(zhì)的溫度和流速等使得釜體2內(nèi)溫度達(dá)到預(yù)定值。不定時(shí)通過(guò)取料口 10從反應(yīng)釜內(nèi)部獲取料漿并進(jìn)行快速分析來(lái)了解石膏的反應(yīng)進(jìn)程。石膏完成生成α半水石膏后即由卸料口 11排出進(jìn)行脫水、干燥,獲得成品。
【權(quán)利要求】
1.一種水熱法快速制備超高強(qiáng)度α半水石膏的反應(yīng)釜,其特征在于:主要包括反應(yīng)釜主體、加熱裝置、攪拌裝置和監(jiān)測(cè)控制裝置;反應(yīng)釜主體包括釜體,釜體頂部有料漿進(jìn)口,釜體底部有卸料口 ;加熱裝置包括多組加熱排管、加熱介質(zhì)入口和加熱介質(zhì)出口,加熱排管均勻排布在釜體內(nèi)壁;攪拌裝置由電機(jī)、攪拌軸以及攪拌槳組成;監(jiān)測(cè)控制裝置包括測(cè)溫管和取料口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)釜,其特征在于:所述的加熱排管是截面呈長(zhǎng)方形的扁管,扁管長(zhǎng)邊垂直于爸壁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)釜,其特征在于:所述的加熱排管為四組,且四組加熱排管兩兩對(duì)稱(chēng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)釜,其特征在于:所述的攪拌槳為錨型與螺旋槳型組合的攪拌槳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)釜,其特征在于:所述的測(cè)溫管和取料口均從釜體頂端伸入到釜體內(nèi)部。
【文檔編號(hào)】B01J19/18GK204122112SQ201420420697
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】唐明亮, 沈曉冬, 胡增涵, 鄭海, 劉寶, 楊學(xué)根 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué), 南京工業(yè)大學(xué)東海先進(jìn)硅基材料研究院
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