α半水石膏在氯化钾盐溶液中的稳定性

论文摘要

α半水石膏因其性能优良而有广泛的应用领域。常压盐溶液法工艺是将二水石膏配制成盐溶液体系,在常压下转化生成α半水石膏。盐溶液中石膏相变规律并不清楚,α半水石膏的稳定性缺乏明确的判断。因此研究一些具有代表性的盐溶液体系中的石膏相变以及α半水石膏的稳定性,对于盐溶液法制备α半水石膏具有重要意义。实验主要研究了常压、80-105℃之间,0.0-10.0wt%的氯化钾盐溶液中二水石膏、α半水石膏和无水石膏三种石膏相的溶解度及其相变过程。实验过程中采用固定的固液比,石膏原料置于预定温度的不同浓度的氯化钾溶液中,得到三种石膏相的溶解度及旺半水石膏水化、重结晶、脱水反应的历程,绘制出理论相转化图和实际相转化图,确定α半水石膏的稳定区间。在0.0-10.0wt%氯化钾盐溶液中,二水石膏在85、90、95、100℃的氯化钾盐溶液中的最人溶解度分别为0.67、0.71、0.66、0.69g CaSO4/100ml,α半水石膏在90、95、100℃的氯化钾盐溶液中的最人溶解度为0.68、0.63、0.59g CaSO4/100ml,无水石膏在85、90、95、100℃的氯化钾盐溶液中的最人溶解度分别为0.65、0.97、0.85、0.91g CaSO4/100ml。同一温度下,氯化钾浓度升高,二水石膏的溶解度逐渐升高,而α半水石膏和无水石膏的溶解度先升高后下降。这可能是温度和氯化钾共同作用的结果。常压、80-105℃的氯化钾盐溶液中,α半水石膏的相变分为四个方式:水化,重结晶,先水化后脱水,直接脱水。α半水石膏的相变具体历程取决于反应温度和氯化钾盐溶液的浓度。α半水石膏在氯化钾盐溶液中可划为4个相区。二水石膏在Ⅰ区是稳定相,在Ⅲ区是亚稳相;无水石膏在Ⅲ和Ⅳ两个区是稳定,同时伴随有钾石膏的生成;α半水石膏仅在Ⅱ区是亚稳的。氯化钾盐溶液中存在α半水石膏亚稳态窗口:反应温度在89-105℃之问,氯化钾盐溶液的浓度相应的设定在0.0-3.0%范围内,同时反应时间需要控制在5-6hr内。通过α半水石膏的反应制得的实际相转化图和通过溶解平衡法绘制的理论相转化图之间有一定的偏差,并且在理论相转化图中α半水石膏存在两个亚稳区。如果要得到比较纯的α半水石膏产品,必须严格、精确的控制反应温度和氯化钾盐溶液的浓度在Ⅱ区。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 立题背景
• 1.2 课题来源
• 1.3 课题意义
• 第2章 文献综述
• 2.1 引言
• 2.2 α半水石膏的制备方法
• 2.2.1 固相蒸压法
• 2.2.2 液相蒸压法
• 2.2.3 折衷法
• 2.2.4 陈化法
• 2.2.5 常压盐溶液法
• 2.3 制备α半水石豪的盐溶液体系
• 2.4 α半水石膏制备工艺条件
• 2.5 电解质溶液中石膏各相的溶解度
• 2.5.1 氯盐/盐酸体系
• 2.5.2 硫酸盐/酸体系
• 2.6 石膏相转化规律
• 2.7 小结
• 第3章 实验装置及分析方法
• 3.1 材料与装置
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验装置及流程
• 3.2 仪器和设备
• 3.3 测试方法
• 第4章 α半水石膏在氯化钾盐溶液中的稳定性
• 4.1 α半水石膏在氯化钾盐溶液中的相变过程
• 4.1.1 α半水石膏水化为二水石膏
• 4.1.2 α半水石膏的重结晶
• 4.1.3 α半水石膏脱水为无水石膏
• 4.2 石膏相间的转化及α半水石膏在氯化钾盐溶液中的稳定窗口
• 4.3 本章小结
• 第5章 石膏各相在氯化钾盐溶液中的溶解度
• 5.1 溶解平衡时间的确定及实验体系的重现性
• 5.2 85-100℃范围内不同浓度氯化钾盐溶液中三种石膏相的溶解度
• 5.2.1 恒温、不同浓度氯化钾盐溶液中三种石膏相的溶解度
• 5.2.2 同一氯化钾浓度、不同温度下三种石膏相的溶解度
• 5.3 理论相转化图
• 5.4 典型相区的转化实验验证
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与问题
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 存在问题
• 参考文献
• 研究成果
• 致谢