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1、Your company sloganYour company slogan想挑战吗？第五届第五届“挑战杯挑战杯”大学生课外学术科技作品大学生课外学术科技作品科技发明制作类科技发明制作类水热法制备-半水石膏Hydrothermal Synthesis of Hydrothermal Synthesis of -hemihydrate -hemihydrate gypsum gypsum河南理工大学Henan Polytechnic University学学 院：安全科学与工程学院院：安全科学与工程学院指导老师：指导老师： 于水军教授于水军教授团队成员：赵团队成员：赵 龙龙 张志魁张志魁 付艳云
2、付艳云 芮仕高芮仕高 刘双博刘双博 贾双双贾双双Your company sloganYour company slogan水热法制备-半水石膏作品设计的目的和基本思路作品设计的目的和基本思路1 1 作品的创新点、技术关键及指标作品的创新点、技术关键及指标2 2 作品的科学性与先进性作品的科学性与先进性3 3作品的主要实验流程作品的主要实验流程4 4 作品的主要工艺参数作品的主要工艺参数5 5-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan 作品设计的目的和基本思路作品设计的目的和基本思路 石膏，是一种多功能的历史悠久的气硬性胶
3、凝材料。型半水石膏广泛应用于新型建筑材料工业、陶瓷工业、精密仪器模具工业，其性质受原材料、温度和时间、转晶剂的种类、干燥度等影响，在工业化生产中这些参数直接影响着产品的经济效益和社会效益。随着科学技术的迅速发展, 近年来 型高强石膏应用领域日趋广泛, 已涉及多种领域, 但性能不一, 其强度并未达到理想效果。 设计目的：研制出一种高强度-半水石膏以满足各领域工业生产需求。 基本思路：采用添加转晶剂、利用水热法来制备高强度 -半水石膏, 并 探索制备高强 -半水石膏的影响因素。 -hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan作品的
4、创新点、技术关键及指标作品的创新点、技术关键及指标创新点创新点创新点创新点：使用中低压制备新工艺，大幅度降低设备投资及成本，并使用中低压制备新工艺，大幅度降低设备投资及成本，并使用中低压制备新工艺，大幅度降低设备投资及成本，并使用中低压制备新工艺，大幅度降低设备投资及成本，并 且新产品强度高，稳定性好。且新产品强度高，稳定性好。且新产品强度高，稳定性好。且新产品强度高，稳定性好。技术关键技术关键技术关键技术关键：选择合适的转晶剂，以及合理的控制温度和压力。选择合适的转晶剂，以及合理的控制温度和压力。选择合适的转晶剂，以及合理的控制温度和压力。选择合适的转晶剂，以及合理的控制温度和压力。主要技术
5、指标主要技术指标主要技术指标主要技术指标： （1 1）纯度大于）纯度大于）纯度大于）纯度大于95%95%； （2 2） - -半水石膏结晶度大于半水石膏结晶度大于半水石膏结晶度大于半水石膏结晶度大于90%90%； （3 3）短柱状晶体；颗粒均匀。）短柱状晶体；颗粒均匀。）短柱状晶体；颗粒均匀。）短柱状晶体；颗粒均匀。-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan作品的科学性与先进性作品的科学性与先进性 传传传传统统统统的的的的半半半半水水水水石石石石膏膏膏膏多多多多采采采采用用用用液液液液相相相相法法法法生生生生产产产产，缺缺
6、缺缺点点点点是是是是干干干干燥燥燥燥时时时时间间间间长长长长，设设设设备备备备昂昂昂昂贵贵贵贵，大大大大大大大大提提提提高高高高了了了了生生生生产产产产成成成成本本本本。因因因因此此此此，传传传传统统统统制制制制法法法法在在在在工工工工业业业业生生生生产产产产上上上上具具具具有有有有很很很很大大大大程程程程度的局限性。度的局限性。度的局限性。度的局限性。 本本本本作作作作品品品品的的的的科科科科学学学学性性性性与与与与先先先先进进进进性性性性在在在在于于于于利利利利用用用用中中中中低低低低压压压压蒸蒸蒸蒸煮煮煮煮法法法法合合合合成成成成 型型型型半半半半水水水水石石石石膏膏膏膏，该该该该方方方
7、方法法法法不不不不仅仅仅仅具具具具有有有有水水水水化化化化速速速速度度度度慢慢慢慢、水水水水化化化化热热热热低低低低、需需需需水水水水量量量量小小小小、结结结结晶晶晶晶体体体体结结结结构构构构密密密密实实实实、强强强强度度度度高高高高等等等等性性性性能能能能，而而而而且且且且降降降降低低低低了了了了成成成成本本本本，实实实实验验验验中中中中采采采采用用用用多多多多种种种种单单单单一一一一和和和和复复复复合合合合转转转转晶晶晶晶剂剂剂剂对对对对比比比比，以以以以寻寻寻寻求求求求最最最最佳佳佳佳方方方方案案案案，研研研研制制制制过过过过程程程程所所所所需需需需仪仪仪仪器器器器设设设设备备备备简简简
8、简单单单单方方方方便便便便易易易易操操操操作。故而此项研究具有很强的可操作性和广阔的发展前景。作。故而此项研究具有很强的可操作性和广阔的发展前景。作。故而此项研究具有很强的可操作性和广阔的发展前景。作。故而此项研究具有很强的可操作性和广阔的发展前景。-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan 作品的主要实验流程作品的主要实验流程定温放置定温放置高温蒸压高温蒸压定温烘干定温烘干研磨筛底研磨筛底晶形观察晶形观察浆体配制浆体配制实物图-hemihydrate gypsumYour company sloganYour compa
9、ny slogan流程示意图流程示意图浆体配制浆体配制 实物图-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan作品的主要工艺参数作品的主要工艺参数 本实验在总结了大量此类实验的基础上，系统的采用本实验在总结了大量此类实验的基础上，系统的采用中低中低压压水热水热 法法 制制 备备-半水石膏，在升温时间为半水石膏，在升温时间为75min、蒸、蒸 压压 温度温度为为120的条件下的条件下，水，水热处理掺有转晶剂的二水石膏浆体，制热处理掺有转晶剂的二水石膏浆体，制 备备-半水石膏半水石膏。实验的主要工艺参数如下：。实验的主要工艺参数如下
10、： 表一表一 用单一转晶剂制备用单一转晶剂制备-半水石膏的工艺参半水石膏的工艺参数数 方案方案1 转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间min硫酸铝112075312075512075方案1-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间min硫酸铝钾112075312075512075转晶剂 蒸压时间h蒸压温度升温时间min柠檬酸钠112075312075512075 方案方案2 方案方案3工艺参数工艺参数-hemihydrate gypsumYour company sloganYour compa
11、ny slogan 工艺参数工艺参数方案方案4 本实验还采用与传统单一转晶剂不同的复合转晶剂，我们在实验中通常采用无机盐和有机物相复合的方法得到复合转晶剂，常采用的无机盐为硫酸铝、硫酸铝钾，常用的有机物为柠檬酸钠和酒石酸钾钠。 其间的配比分别为 ：（1）M1 ： 0.08%柠檬酸钠+1.8%硫酸铝钾 （2）M2 ： 0.08%柠檬酸钠+1.8%硫酸铝 （3）M3 ： 0.08酒石酸钾钠+1.8%硫酸铝 （4）M4 ： 0.08%酒石酸钾钠+1.8%硫酸铝钾。转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间min无112075312075512075-hemihydrate gypsumYour company
12、 sloganYour company slogan工艺参数工艺参数表2 用复合转晶剂制备用复合转晶剂制备-半水石膏的工艺参数半水石膏的工艺参数方案方案1方案方案2转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间minM1112075312075512075转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间minM2112075312075512075-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan工艺参数工艺参数 方案3 方案4 转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间minM3112075312075512075转晶剂蒸压时间h蒸压温度升温时间min无1120753
13、12075512075-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogan晶体图片晶体图片-hemihydrate gypsum（单一（单一转晶剂转晶剂）(a) 硫酸铝钾（c）柠檬酸钠（b）硫酸铝质量分数为0.5%的单一转晶剂时-半水石膏晶体的形貌（d）无转晶剂Your company sloganYour company slogan晶体图片晶体图片-hemihydrate gypsum（复合（复合转晶剂转晶剂） 不同复合转晶剂时-半水石膏晶体的形貌（a）（M1 0.08%柠檬酸钠+1.8%硫酸铝钾）（b）（M2 0.08%柠檬酸
14、钠+1.8%硫酸铝）（c）（M3 0.08酒石酸钾钠+1.8%硫酸铝）（d）（M4 0.08%酒石酸钾钠+1.8%硫酸铝钾）Your company sloganYour company slogan国内外研究状况及应用前景国内外研究状况及应用前景 近近年年来来 型型半半水水石石膏膏制制备备工工艺艺和和方方法法有有了了一一定定的的进进展展。盐盐水水法法虽虽然然早早已已提提出出，但但常常压压盐盐溶溶液液法法却却是是近近十十年年发发展展起起来来的的新新理理论论。此此法法将将磨磨细细的的二二水水石石膏膏置置于于盐盐类类溶溶液液中中煮煮沸沸一一定定时时间间后后，整整行行过过滤滤、洗洗涤涤、干干燥燥，不
15、不需需压压力力容容器器，但但工工艺艺较较为为复复杂杂。目目前前仍仍处处于于实实验验室室研研究究阶阶段段，国国内内外外均均未未见见有有工工业业化化生生产产的的报报道道。19921992年年，在在水水热热法法的的基基础础上上，日日本本吴吴羽羽化化学学工工业业( (株株) )提提出出了了一一套套新新的的生生产产工工艺艺，据据称称可可使使 型型半半水水石石膏膏的的价价格格降降低低一一半半以以上上，即即20203030日元日元KgKg。该装置可用天然二水石膏为原料，也可直接与排烟脱硫装置衔接。该装置可用天然二水石膏为原料，也可直接与排烟脱硫装置衔接。 岳岳文文海海首首创创了了在在常常压压酸酸介介质质中中
16、处处理理石石膏膏原原矿矿制制备备 型型半半水水石石膏膏的的方方法法，并并取取得得了了良良好好的的实实际际应应用用效效果果。岳岳文文海海等等人人还还提提出出了了常常压压盐盐溶溶掖掖法法，首首次次在在如如9090左左右右的的较较低低温温度度的的盐盐介介质质中中制制得得结结晶晶形形态态良良好好、试试样样强强度度较较高高、呈呈短短柱柱状状的的 型型半半水水石石膏膏晶晶体体。低低温温条条件件下下 型型半半水水石石膏膏的的形形成成机机理理与与特特性性研研究究成成为为石石膏膏理理论论中中的的一一项项前前沿沿课课题题，正正逐逐渐渐受受到到人们的重视。人们的重视。-hemihydrate gypsumYour
17、company sloganYour company slogan国内外研究状况及应用前景国内外研究状况及应用前景 王王瑞瑞麟麟等等人人通通过过工工艺艺条条件件的的控控制制和和掺掺加加外外加加剂剂，在在实实验验室室制制备备出出抗抗压压强强度度达达100MPa100MPa的的高高强强石石膏膏材材料料。用用排排烟烟脱脱硫硫石石膏膏( (亦亦称称化化学学石石膏膏) )制制备备 型型半半水水石石膏膏的的研研究究在在日日本本、德德国国较较为为充充分分，最最新新的的研研究究资资料料介介绍绍了了KnaufKnauf工工艺艺、POLCALPOLCAL工工艺艺和和掺掺ABSABS法法。此此外外，外外加加剂剂改改
18、性性和和合合理理的的级级配配也也是是制制备备 型型半半水水石石膏膏的的途途径径之之一一，亦亦见见有有以以碱碱渣渣和和磷磷石石膏膏为为原原料料生生产产 型型半半水水石石膏膏的的报报道道以以及及生生产产工工艺艺设设备备方方面面的的研研究究道道。 型型半半水水石石膏膏作作为为一一种种重重要要的的工工业业原原料料。随随着着精精密密铸铸造造、汽汽车车、飞飞机机等等复复杂杂零零件件铸铸造造发发展展的的需需要要，其其应应用用越越来来越越广广泛泛。新新拓拓展展的的应应用用领领域域包包括括低低膨膨胀胀模、电线密封材料、代木复合板材、粉刷材料等。模、电线密封材料、代木复合板材、粉刷材料等。-hemihydrate gypsumYour company sloganYour company slogantext4text4text5text5text6text6水热法制备-半水石膏text3text3text1text1-hemihydrate gypsumThank You谢谢Your company sloganYour company slogan 结结束束语语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
