[發明專利]脫硫石膏常壓下制備硫酸鈣晶須的方法

有效

• 申請號: 201110288670.4
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102352535A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 施利毅;王鋼領;馮欣;張迎;楊文文;時雯
• 申請（專利權）人: 東莞上海大學納米技術研究院;上海大學
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B29/62;C30B7/08
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 吳英彬

技術領域

本發明屬于硫酸鈣晶須制備及改性的技術領域，具體涉及一種脫硫石膏常壓下制備硫酸鈣晶須的方法。

背景技術

煤炭占我國各能源發電比例約70％，煤炭燃燒過程中產生大量的二氧化硫，我國80％以上燃煤電廠采用煙氣濕法脫硫技術(FGD)，煙氣濕法脫硫技術(FGD)產生大量脫硫副產物即脫硫石膏。2009年我國工業副產石膏產量約1.18億噸，綜合利用率僅為38％，其中脫硫石膏產量達4300萬噸，約50％未得到有效利用。工業副產石膏累積堆存量已超過3億噸，脫硫石膏堆積量在5000萬噸以上，磷石膏堆積量超過2億噸，不僅占用大量土地和廠房，而且會形成二次污染，已造成嚴重的環境、生態問題和經濟負擔。相關問題得到國家高度重視，2011年2月工信部發布“關于工業副產石膏綜合利用的指導意見”，意見要求至2015年脫硫石膏利用率將提高至80％，限制天然石膏礦開采，鼓勵工業副產石膏高附加值利用，研究脫硫石膏資源化利用已成為當務之急。

目前尚沒有一種有效的方法能夠以脫硫石膏作為原料制備高純度、高白度的高品質硫酸鈣晶須，這是因為在煙氣脫硫的過程中，煙氣中攜帶粉煤灰，致使煙氣脫硫副產物脫硫石膏中摻雜部分粉煤灰，由于粉煤灰顏色深，致使脫硫石膏的白度僅能達到40％作用。粉煤灰較為穩定，而硫酸鈣的也是一種惰性固體，故導致脫硫石膏中的粉煤灰難以除去，嚴重限制了脫硫石膏的資源化利用和高附加值利用，限制了其應用領域，目前脫硫石膏的應用集中在低附加值利用，如在建筑建材業中生產熟石膏、粉刷石膏、石膏砌塊、紙面石膏板、石膏空心板、自然平地面石膏漿料、水泥緩凝劑等，農業方面有報道用于生產化肥、鹽堿土壤改良等，脫硫石膏經處理后還可用于生產高強半水石膏、硫酸鈣晶須等附加值高、市場潛力巨大的產品。

脫硫石膏中二水硫酸鈣的含量較高，甚至高于優質的天然石膏，潛在應用價值很大，脫硫石膏的大量應用能夠減緩天然石膏礦的大量開采，有利于環境資源的可持續利用。脫硫石膏作為燃煤電廠脫硫副產物，燃煤電廠在運作的過程中會產生大量的廢熱蒸汽，如果能將燃煤電廠廢熱蒸汽作為脫硫石膏利用的能源，將大大的降低生產成本，用于生產高附加值硫酸鈣晶須，能夠形成燃煤電廠新的經濟增長點。

硫酸鈣晶須又叫石膏晶須，一種具有完整的外形、均勻的橫截面、完善的內部結構的纖維狀單晶體，具有一定長徑比，通常長度為2至300微米，直徑約為0.1至10微米，強度高。硫酸鈣晶須用于代替碳酸鈣用作橡膠、塑料等高分子材料的填充、補強材料，可使橡膠制品的彈性提高。將硫酸鈣晶須應用在造紙中，可替代的木漿或草漿。硫酸鈣晶須可以用于生產摩擦材料、增強組元、用于環境工程、瀝青改性、涂料、填充劑等，應用范圍廣泛、潛力巨大。

國內硫酸鈣晶須的指標以水熱法為主導，水熱法反應條件苛刻，難以推廣至規模化生產。以鈣鹽、硫酸鹽(或硫酸)為原料制備硫酸鈣晶須需要消耗大量鈣鹽、硫酸鹽(或硫酸)，不是一種經濟的方法。傳統硫酸鈣晶須生產工藝存在原料價格較高、廢水難于處理、耗能高、產品質量差等缺點，導致硫酸鈣晶須價格昂貴，為晶須的大規模應用造成了障礙。本發明的推廣，有利于發展低碳、循環經濟，符合可持續發展戰略。生產過程中液相重復使用，無二次污染，節能減排，產品純度高、性能優異。與傳統方法相比，本發明所采用的重結晶法，一方面，所使用液相循環使用，基本不消耗反應試劑，所用改性劑、轉晶劑能夠做到零損耗；另一方面，本發明在常壓的狀態下即可制備形貌規整的硫酸鈣晶須，對脫硫石膏品位和反應條件要求很低，能夠資源化利用電廠廢熱蒸汽，有利于實現工業化的規模生產。

發明內容

針對上述的不足，本發明目的在于，提供一種制造工藝簡易，能有效解決現今脫硫石膏的大量堆積及難以高附加值利用的問題的脫硫石膏常壓下制備硫酸鈣晶須的方法，并且提供采用該方法制備的。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案是：

一種脫硫石膏常壓下制備硫酸鈣晶須的方法，其包括以下步驟：

(1)酸洗：用過量的無機酸稀溶液洗滌脫硫石膏；

(2)溶解：將酸洗后的脫硫石膏與酸溶液混合，并持續攪拌使固相溶解，制得混合液；

(3)轉晶：于混合液中加入轉晶劑，并進行固液分離除去固相雜質，制得濾液；

(4)結晶：對濾液進行降溫，待結晶后經固液分離后將所得的濾餅經水洗、烘干，制得硫酸鈣晶須。

所述步驟(1)具體包括如下步驟：

(1.1)預備脫硫石膏；

(1.2)將脫硫石膏破碎，并用80目篩子過篩，取得粉狀脫硫石膏；