[發(fā)明專利]以海水鹵水為原料的硫酸鈣晶須制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810053636.7
• 申請(qǐng)日: 2008-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN101319382A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張家凱;張雨山;曹冬梅;王玉琪;劉駱峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所
• 主分類號(hào): C30B29/22
• 分類號(hào): C30B29/22;C30B29/62;C01F11/46
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 崔立增

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機(jī)鹽晶須制作技術(shù)，特別涉及硫酸鈣晶須材料的制作技術(shù)。

背景技術(shù)

硫酸鈣晶須是指無水的硫酸鈣(CaSO₄)纖維狀單晶體，平均長(zhǎng)徑比為50～80，晶體結(jié)構(gòu)完整，尺寸穩(wěn)定，橫截面特定，強(qiáng)度和模量接近晶體材料的理論值。硫酸鈣晶須具有耐高溫、耐酸堿性、抗化學(xué)腐蝕、電絕緣性好、強(qiáng)度高、韌性和相容性好，易進(jìn)行表面處理等優(yōu)異的物理、化學(xué)特性和機(jī)械性能，作為新型功能材料廣泛用于塑料、橡膠、粘接劑、摩擦材料、涂料、油漆、隔熱材料、輕質(zhì)建材等產(chǎn)品制造中，是一種價(jià)格低廉的綠色環(huán)保材料。

硫酸鈣晶須制備過程一般是將粒狀的二水硫酸鈣轉(zhuǎn)化為纖維狀半水硫酸鈣晶須，再將半水硫酸鈣晶須進(jìn)行高溫脫水，形成無水硫酸鈣晶須。

轉(zhuǎn)化為纖維狀半水硫酸鈣晶須的反應(yīng)方程式為：

CaSO₄·2H₂O(粒狀)→CaSO₄·1/2H₂O(纖維狀)+3/2H₂O

形成無水硫酸鈣晶須的反應(yīng)方程式為：

CaSO₄·1/2H₂O(纖維狀)→CaSO₄(纖維狀)+1/2H₂O

制取硫酸鈣晶須的方法主要有水壓熱法和常壓酸化法，所采用的原料主要有天然石膏或石灰、石灰乳等。

水壓熱法，將天然石膏精制后得到的二水硫酸鈣配制成水溶液，放入水壓熱容器中，在一定的溫度和壓力下，二水硫酸鈣轉(zhuǎn)變?yōu)獒槧罹w的半水硫酸鈣，再經(jīng)過高溫干燥后得到無水硫酸鈣晶須。

常壓酸化法，將天然石膏或石灰、石灰乳與硫酸或廢酸合成二水硫酸鈣，在一定溫度和酸性條件下，轉(zhuǎn)變成針狀或纖維狀半水硫酸鈣晶須，再經(jīng)過高溫干燥后得到無水硫酸鈣晶須。

目前，為了降低制取硫酸鈣晶須的成本，采用的原料主要來自天然石膏礦或廢物的回收利用。但是，原料中雜質(zhì)含量較高，致使制取的硫酸鈣晶須產(chǎn)品質(zhì)量不高，或者因除去雜質(zhì)而使得產(chǎn)品成本較高。硫酸鈣晶須質(zhì)量的高低，主要取決于采用原料的質(zhì)量。選擇性能優(yōu)良并且廉價(jià)的原料，成為硫酸鈣晶須制取技術(shù)發(fā)展的重要方面。

在海水制鹽生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量由海水濃縮過程析出的固體廢渣鹽石膏，鹽石膏因摻有大量雜質(zhì)而以廢棄物形式堆放。我國(guó)鹽石膏的綜合利用主要集中在以水泥、石膏板、墻體材料等為主的建筑領(lǐng)域，普遍存在著產(chǎn)品科技含量不高，附加值偏低的狀況。鹽石膏的主要成分是二水硫酸鈣(CaSO₄·2H₂O)，可作為生產(chǎn)硫酸鈣晶須的原料，為此，利用鹽石膏制取硫酸鈣晶須的研究和試驗(yàn)在不斷進(jìn)行中，但是，尚沒有形成更適宜的制備方法和工藝技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的硫酸鈣晶須制取方法所存在的問題，本發(fā)明推出了利用濃海水或鹵水制備硫酸鈣晶須的工藝方法，其目的在于，利用海水淡化后的濃海水或鹽化工的鹵水濃縮析出鹽石膏(CaSO₄·2H₂O)，再經(jīng)轉(zhuǎn)化制取高質(zhì)量的硫酸鈣晶須產(chǎn)品。

本發(fā)明所述的以海水和鹵水為原料的硫酸鈣晶須制備方法，其主要工序包括：蒸發(fā)結(jié)晶、晶須轉(zhuǎn)化、過濾洗滌和蒸發(fā)析鹽。

1.蒸發(fā)結(jié)晶

將海水淡化后的濃海水或制鹽過程中的中度鹵水放入蒸發(fā)結(jié)晶器中蒸發(fā)濃縮，析出硫酸鈣結(jié)晶。蒸發(fā)結(jié)晶器中的海水或鹵水，在蒸發(fā)濃縮至13～14Bh時(shí)開始析出硫酸鈣結(jié)晶，當(dāng)濃縮至22～23Bh時(shí)停止蒸發(fā)，終止沸點(diǎn)在107℃左右。蒸發(fā)結(jié)晶完成液包括固相的粒狀硫酸鈣結(jié)晶和母液。

2.晶須轉(zhuǎn)化

先將蒸發(fā)結(jié)晶完成液進(jìn)行沉淀分離，使固相的硫酸鈣結(jié)晶與母液分離。再將由固相部分的粒狀硫酸鈣結(jié)晶和母液以固/液重量比為5～10％配制的料液放進(jìn)低壓反應(yīng)釜進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，在以50～500轉(zhuǎn)/分鐘連續(xù)攪拌的同時(shí)，保持溫度在100～200℃，壓力為0.1～0.5MPa，反應(yīng)時(shí)間為0.5～2小時(shí)，使料液中的硫酸鈣結(jié)晶轉(zhuǎn)化為硫酸鈣晶須。

3.過濾洗滌

將硫酸鈣晶須轉(zhuǎn)化反應(yīng)結(jié)束后的料液進(jìn)行過濾，過濾后的液相進(jìn)入下述的蒸發(fā)析鹽工序，固相經(jīng)洗滌、高溫干燥處理后成為硫酸鈣晶須產(chǎn)品。

4.蒸發(fā)析鹽