CN111548059B - 纸面石膏板及其制备方法和脱硫石膏预处理方法 - Google Patents

Abstract

一种纸面石膏板及其制备方法和脱硫石膏预处理方法。所述纸面石膏板的原料包括：脱硫石膏熟料、聚磷酸盐、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、粘结剂和水。所述制备方法包括将所述脱硫石膏熟料、所述聚磷酸盐和所述粘结剂混合均匀，得到混合料；将所述阳离子表面活性剂、所述非离子表面活性剂和所述水混合均匀，得到复配的表面活性剂溶液；将所述混合料与所述复配的表面活性剂溶液混合均匀，得到料浆；以及在所述料浆的上、下表面附上护面纸，成型，干燥，得到所述纸面石膏板。本申请的纸面石膏板的力学性能较好，护面纸与石膏的粘接性能较好，芯材中的水溶性MgO含量和芯材夹层中的水溶性氯离子含量较低。

Description

纸面石膏板及其制备方法和脱硫石膏预处理方法

技术领域

本申请涉及但不限于建筑材料技术领域，尤指一种纸面石膏板及其制备方法和一种脱硫石膏预处理方法。

背景技术

烟气脱硫石膏是燃煤电厂用湿法脱硫所产生的工业副产品，其主要成分与天然石膏相同，在经过干燥、煅烧、粉磨之后都可以得到建筑石膏，由于其价格相对低廉，被广泛应用于石膏板、石膏砌块等建材产品生产。但脱硫石膏中含有多种水溶性的杂质离子，如镁离子、氯离子等。这些杂质离子的存在容易导致制得的石膏制品出现泛霜、下垂、泛黄、强度降低、护面纸与石膏板芯粘接差等质量问题。目前很多脱硫石膏的质量不能满足石膏制品生产要求。有文献报道可以采用水泥来固化水溶性杂质离子，但对于纸面石膏板来说，掺入的水泥发生水化则使石膏浆体pH升高，影响护面纸和板芯的粘接。

发明内容

本申请提供了一种纸面石膏板及其制备方法和一种脱硫石膏预处理方法，该纸面石膏板的力学性能较好，护面纸与石膏的粘接性能较好，芯材中的水溶性MgO含量和芯材夹层中的水溶性氯离子含量较低，该脱硫石膏预处理方法可以有效降低脱硫石膏中的水溶性MgO和氯离子含量。

第一方面，本申请提供了一种纸面石膏板，所述纸面石膏板的原料包括：脱硫石膏熟料、聚磷酸盐、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、粘结剂和水。

在本申请的实施例中，所述聚磷酸盐可以选自链状聚磷酸盐、环状偏磷酸盐和超磷酸盐中的任意一种或多种。

任选地，所述聚磷酸盐选自三聚磷酸盐、四聚磷酸盐、六偏磷酸盐、三偏磷酸盐和四偏磷酸盐中的任意一种或多种。

在本申请的实施例中，所述阳离子表面活性剂可以选自长链季铵盐中的任意一种或多种，其中，长链的碳原子数为十二、十四、十六和十八，长链的个数为一个。

任选地，所述阳离子表面活性剂选自十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基氯化铵中的任意一种或多种。

在本申请的实施例中，所述非离子表面活性剂可以选自司盘类非离子表面活性剂和聚氧乙烯型非离子表面活性剂中的任意一种或多种。

任选地，所述司盘类非离子表面活性剂包括Span-20和Span-40，所述聚氧乙烯型非离子表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯(又叫乳化剂A，例如，乳化剂A-105(C₁₇H₃₃(CHCH₂O)₅H)、乳化剂A-103、乳化剂A-110、乳化剂A-115等)和烷基酚聚氧乙烯醚。

在本申请的实施例中，所述脱硫石膏熟料可以由水溶性氯离子或水溶性氧化镁含量超过中国国家标准GB/T 37785-2019《烟气脱硫石膏》中二级指标的脱硫石膏生料(属于低品质脱硫石膏)制备得到。

在本申请的实施例中，以所述脱硫石膏熟料的添加量为100重量份计，所述聚磷酸盐的添加量可以为0.1-1重量份，所述阳离子表面活性剂的添加量可以为0.1-1重量份，所述非离子表面活性剂的添加量可以为0.1-1重量份，所述粘结剂的添加量可以为0.3-0.6重量份，所述水的添加量可以为60-80重量份。

在本申请的实施例中，所述阳离子表面活性剂与所述非离子表面活性剂的添加量之比可以为1:4-4:1。

在本申请的实施例中，所述粘结剂可以为淀粉。

任选地，所述粘结剂选自改性玉米淀粉、改性木薯淀粉、交联剂或预糊化淀粉中的任意一种或多种。

应理解，除了脱硫石膏熟料、聚磷酸盐、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、粘结剂和水之外，本申请的纸面石膏板的原料还可以包括本领域中常用的纸面石膏板添加剂，例如，发泡剂、减水剂、玻璃纤维等。

第二方面，本申请提供了如上所述的纸面石膏板的制备方法，包括：

将所述脱硫石膏熟料、所述聚磷酸盐和所述粘结剂混合均匀，得到混合料；

将所述阳离子表面活性剂、所述非离子表面活性剂和所述水混合均匀，得到复配的表面活性剂溶液；

将所述混合料与所述复配的表面活性剂溶液混合均匀，得到料浆；以及

在所述料浆的上、下表面附上护面纸，成型，干燥，得到所述纸面石膏板。

第三方面，本申请还提供了一种脱硫石膏预处理方法，包括：

将脱硫石膏与聚磷酸盐混合均匀，得到混合料；

将阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和水混合均匀，得到复配的表面活性剂溶液；

将所述混合料与所述复配的表面活性剂溶液混合均匀，得到料浆；

任选地，将所述料浆中的水除去。

在本申请实施例的脱硫石膏预处理方法中，可以根据生产需要选择是否将所述料浆中的水除去，例如，可以先将所述料浆中的水除去，然后再制备石膏制品；或者，直接采用所述料浆制备石膏制品，例如，可以直接向所述料浆中添加粘结剂，并附护面纸、成型、干燥得到纸面石膏板。

在本申请实施例的脱硫石膏预处理方法中，所述脱硫石膏可以为脱硫石膏熟料或脱硫石膏生料。

任选地，当所述脱硫石膏为脱硫石膏熟料时，以所述脱硫石膏熟料的添加量为100重量份计，所述聚磷酸盐的添加量为0.1-1重量份，所述阳离子表面活性剂的添加量为0.1-1重量份，所述非离子表面活性剂的添加量为0.1-1重量份。

在本申请的实施例中，所述阳离子表面活性剂与所述非离子表面活性剂的添加量之比可以为1:4-4:1。

本申请在纸面石膏板的制备原料中引入阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和聚磷酸盐，不但没有对纸面石膏板的性能带来不良影响，还使纸面石膏板中的水溶性MgO含量、石膏板芯材夹层中的水溶性氯离子含量明显降低了，从而提高了纸面石膏板的断裂载荷和粘接性能，使得可以采用低品质的脱硫石膏制备合格的纸面石膏板。

本申请的脱硫石膏预处理方法可以有效降低脱硫石膏中的水溶性MgO和氯离子含量，使得可以采用低品质的脱硫石膏制备合格的纸面石膏板等石膏制品。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来实现和获得。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

以下实施例和对比例中采用的脱硫石膏来源于国电昆明阳宗海电厂，将脱硫石膏制成熟料，熟料中的水溶性杂质的含量如表1所示。

表1 脱硫石膏熟料中的水溶性杂质离子含量

(1)按照表2和表3中的原料和添加量，将石膏熟料、聚磷酸盐和粘结剂混合均匀，得到混合料；

(2)按照表2和表3中的原料和添加量，将表面活性剂和水混合均匀，得到复配的表面活性剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合料加入步骤(2)得到的复配的表面活性剂溶液中，得到料浆；以及

(4)在所述料浆的上、下表面附上护面纸，成型，在160℃下干燥30min，在110℃干燥90min，然后在45℃烘干至恒重，得到厚度为9.5mm的纸面石膏板。

表2 实施例的原料及其添加量

表3 对比例的原料及其添加量

注：“/”表示不添加。

依据中国国家标准GB/T 9775-2008《纸面石膏板》检测了上述实施例和对比例制备的石膏板的横向断裂载荷、纵向断裂载荷和干粘接性能，以及反映石膏板受潮后粘接性能的湿热粘接性能。湿热粘接性能测试采用蒸气加热后十字刀划纸面石膏板的检测方式，将水浴锅设置100℃，当温度达到98℃时，将石膏板放入水浴锅的支架上，蒸气加热10min，石膏板从水浴锅内拿出后，迅速用壁纸刀在石膏板上交差划两刀，掀起三角顶端向上撕拽，查看护面纸与石膏的粘接情况。检测结果如表4所示。

表4 纸面石膏板的力学性能与粘接性能

注：粘接性能划分为5类，Ⅰ类：纸板粘接牢固，掀起后不分离；Ⅱ类：小部分分离，大部分完好；Ⅲ类：一半粘牢，一半分离；Ⅳ类：大部分分离，仅小部分粘牢；Ⅴ类：纸板全部分离。

由对比例1-5可知，无论是缺少阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和聚磷酸盐中的任意一种还是多种，制备的纸面石膏板的性能较差，甚至达不到中国国家标准GB/T9775-2008《纸面石膏板》的要求；由对比例6-8可知，当所采用的阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂或聚磷酸盐不合适时，制备的纸面石膏板的性能也达不到中国国家标准GB/T9775-2008《纸面石膏板》的要求；而本申请实施例同时添加发明专利所涉及的阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和聚磷酸盐，不但没有对纸面石膏板的性能带来不良影响(通过与对比例1比较看出)，还提高了纸面石膏板的断裂载荷和粘接性能，使得制备的纸面石膏板的性能则符合中国国家标准GB/T 9775-2008《纸面石膏板》的要求，说明阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和聚磷酸盐这三种组分缺一不可，这三种组分协同作用提高了纸面石膏板的断裂载荷和粘接性能。

为了进一步验证杂质离子在纸面石膏板中的存在及分布情况，分别对水溶性镁离子和水溶性氯离子进行了检测，检测依据为中国国家标准GB/T5484-2012《石膏化学分析方法》。水溶性MgO检测的是纸面石膏板除护面纸外板芯的总含量，水溶性氯离子，具有极强的迁移性，所以水溶性氯离子检测护面纸与石膏夹层及板芯中心层的含量，厚度均为2mm，检测结果如表6所示。

表5 纸面石膏板芯材中的水溶性MgO含量及氯离子分布情况

可以看出，本申请实施例1-3的纸面石膏板中的水溶性MgO含量明显降低了，说明本申请实施例1-3添加的表面活性剂和聚磷酸盐降低了石膏中镁离子的含量。同时夹层氯离子含量也随着表面活性剂和聚磷酸盐的增加而有所降低。

由对比例2-5可知，去除氯离子的主要成分是阳离子表面活性剂，其次是非离子表面活性剂；由实施例2、对比例2、4可知，当两种表面活性剂同时使用时，会增强其吸附效果。因此，加入适量的表面活性剂可以有效抑制氯离子在石膏板板芯中的迁移，降低石膏板与护面纸夹层中的氯离子浓度，进而改善护面纸与板芯之间粘接不良的问题。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种纸面石膏板，所述纸面石膏板的原料包括：脱硫石膏熟料、聚磷酸盐、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、粘结剂和水；其中，

所述聚磷酸盐选自链状聚磷酸盐、环状偏磷酸盐和超磷酸盐中的任意一种或多种；

所述阳离子表面活性剂选自长链季铵盐中的任意一种或多种，其中，长链的碳原子数为十二、十四、十六或十八，长链的个数为一个；

所述非离子表面活性剂选自司盘类非离子表面活性剂和聚氧乙烯型非离子表面活性剂中的任意一种或多种。

2.根据权利要求1所述的纸面石膏板，其中，所述聚磷酸盐选自三聚磷酸盐、四聚磷酸盐、六偏磷酸盐、三偏磷酸盐和四偏磷酸盐中的任意一种或多种。

3.根据权利要求1所述的纸面石膏板，其中，所述阳离子表面活性剂选自十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基氯化铵中的任意一种或多种。

4.根据权利要求1所述的纸面石膏板，其中，所述司盘类非离子表面活性剂包括Span-20和Span-40，所述聚氧乙烯型非离子表面活性剂包括脂肪酸聚氧乙烯酯和烷基酚聚氧乙烯醚。

5. 根据权利要求1所述的纸面石膏板，其中，所述脱硫石膏熟料由水溶性氯离子或水溶性氧化镁含量超过中国国家标准GB/T 37785-2019《烟气脱硫石膏》中二级指标的脱硫石膏生料制备得到。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的纸面石膏板，其中，以所述脱硫石膏熟料的添加量为100重量份计，所述聚磷酸盐的添加量为0.1-1重量份，所述阳离子表面活性剂的添加量为0.1-1重量份，所述非离子表面活性剂的添加量为0.1-1重量份，所述粘结剂的添加量为0.3-0.6重量份，所述水的添加量为60-80重量份。

7.根据权利要求6所述的纸面石膏板，其中，所述粘结剂为淀粉。

8.根据权利要求7所述的纸面石膏板，其中，所述粘结剂选自改性玉米淀粉、改性木薯淀粉或预糊化淀粉中的任意一种或多种。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的纸面石膏板的制备方法，包括：

将所述脱硫石膏熟料、所述聚磷酸盐和所述粘结剂混合均匀，得到混合料；

将所述阳离子表面活性剂、所述非离子表面活性剂和所述水混合均匀，得到复配的表面活性剂溶液；

将所述混合料与所述复配的表面活性剂溶液混合均匀，得到料浆；以及

在所述料浆的上、下表面附上护面纸，成型，干燥，得到所述纸面石膏板。

10.一种脱硫石膏预处理方法，包括：

将脱硫石膏与聚磷酸盐混合均匀，得到混合料；

将阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和水混合均匀，得到复配的表面活性剂溶液；

将所述混合料与所述复配的表面活性剂溶液混合均匀，得到料浆；

其中，所述聚磷酸盐选自链状聚磷酸盐、环状偏磷酸盐和超磷酸盐中的任意一种或多种；

所述阳离子表面活性剂选自长链季铵盐中的任意一种或多种，其中，长链的碳原子数为十二、十四、十六或十八，长链的个数为一个；

所述非离子表面活性剂选自司盘类非离子表面活性剂和聚氧乙烯型非离子表面活性剂中的任意一种或多种。

11.根据权利要求10所述的脱硫石膏预处理方法，在得到料浆后，还包括将所述料浆中的水除去。

12.根据权利要求10或11所述的脱硫石膏预处理方法，其中，所述脱硫石膏为脱硫石膏熟料或脱硫石膏生料。

13.根据权利要求12所述的脱硫石膏预处理方法，其中，当所述脱硫石膏为脱硫石膏熟料时，以所述脱硫石膏熟料的添加量为100重量份计，所述聚磷酸盐的添加量为0.1-1重量份，所述阳离子表面活性剂的添加量为0.1-1重量份，所述非离子表面活性剂的添加量为0.1-1重量份。