利用柠檬酸废石膏生产建筑石膏粉的试验研究

建筑石膏粉做为新型抹灰材料，具有以下优点：
⑴ 生产能耗低。生产1吨石膏胶结料所需的燃料比生产1吨水泥所需的燃料要低78%；
⑵ 石膏制品的容重是粘土制品、水泥制品等传统建材制品容重的70%;
⑶ 石膏建材属于不燃体，耐火极限可达2h以上;
⑷ 石膏建材具有吸收大气水分和释放湿气的独特“呼吸功能”，调节室内空气湿度，可提高居住的舒适感;
⑸ 石膏是气硬性胶凝材料，其干湿循环引起的体积湿干缩值在胶凝材料中是最小的。
柠檬酸石膏由于其中存在残留的柠檬酸，用于生产粉刷石膏，由于柠檬酸本身就是一种石膏缓凝剂，需要考虑残留柠檬酸对于石膏性能的影响。通过水洗工艺处理，可以消除柠檬酸对于石膏性能的影响，通过密封，可以防止柠檬酸的挥发。所以，制定水洗以及密封条件的试验方案来研究柠檬酸残留对于柠檬酸石膏的影响。
建筑石膏粉是通过改性剂制成的抹灰材料，目前的理论研究表明，依靠缓凝剂和半水石膏配制的建筑石膏粉，凝结硬化时间是跳跃式的，不利与施工操作，而采取混合建筑石膏粉，凝结硬化时间呈现出连续性。施工效果比较好。二水石膏在常压下脱水，依照Lehmann的理论，随温度的变化石膏发生的晶型转变可以看出，制定的建筑石膏的烧结温度应在120～240℃之间。
为了研究可能存在的柠檬酸残留对于建筑石膏性能的影响，制定出四种不同条件下不同脱水温度对石膏性能的影响的正交试验，分别为是否先经过水洗处理和是否在密闭条件下脱水。试样应在试验前由40℃干燥箱中烘至恒重。封闭方式为装入铝制密封盒，脱水设备为101-2型干燥箱，温度波动为1℃，脱水时间均控制为6h，封闭陈化时间均控制为24h，稠度控制为1805mm。
经不同脱水温度对于柠檬酸石膏的影响表明，柠檬酸石膏的适宜脱水温度为200℃，比普通天然石膏适宜的150～180℃的炒制温度要高一些。在这一温度下，根据Lehmann的理论，由于石膏的进行转换是一个连续过程，所以石膏呈现出的晶相结构应该为β－CaSO41/2H2O、Ⅲ-CaSO4、Ⅱ-CaSO4的混合体，建筑石膏粉所需的是半水石膏和Ⅱ型无水石膏，Ⅱ型无水石膏也称可溶性无水石膏或慢凝无水石膏。Ⅲ型无水石膏为脱水半水石膏，其晶相结构与原半水石膏相同，Ⅲ型无水石膏与空气中的水分相遇会很快水化成半水石膏，为不稳定相。混合相石膏中存在的Ⅲ型无水石膏会导致粉刷石膏性能的不稳定性。主要表现为：当缓凝剂采用相同掺量时，每批粉刷石膏的凝结时间都有不同。原因是半水石膏中的Ⅲ型无水石膏在石膏水化过程中起到了促凝作用。Ⅲ型无水石膏经陈化处理后和空气中的水结合变成半水石膏，从而制造出由半水石膏和II型石膏组成的混合相石膏粉。
采用连续式炒锅在200℃温度条件下，对柠檬酸石膏进行炒制脱水制得建筑石膏粉。石膏性能如下表：
标准要求值 等 级
优等品 一等品 合格品 测试值
抗折强度（MPa） ≥ 2.5 2.1 1.8 3.1
抗压强度 (MPa) ≥ 5.0 4.0 3.0 10.8
细度,0.2mm方孔筛筛余（％） ≤ 5.0 10.0 15.0 0.7

试验研究表明，柠檬酸石膏经连续性炒锅炒制后的建筑石膏凝结过程呈现出连续性变化，而非一般情况下出现的跳跃式变化，说明经200℃炒制后的建筑石膏经24h陈化后是一种混合相石膏，另外，说明蛋白类改性剂对于柠檬酸石膏同样有效，该石膏改性剂的适用性强。可以成功的对柠檬酸建筑石膏进行凝结时间调整。
结论
（1）利用柠檬酸石膏替代天然石膏生产建筑石膏粉符合国家的产业政策，可以达到减排、利废的目的，既有利于环境又创造经济效益，社会效益和经济效益均非常显著。
（2）柠檬酸石膏区别与天然石膏的特点是细度好、纯度高，经试验表明在原料预处理过程中需要增加离心脱水设备进行干燥处理，不需要增加其它预处理程序。
（3）建筑石膏粉是一种新型抹灰材料，柠檬酸石膏生产建筑石膏粉，技术可行，产品性能能够达到相关标准要求。
（4）HP石膏改性剂对于石膏具有缓凝作用，并在凝结硬化过程中可以促进结晶化程度的作用，从而提高石膏强度。