[發明專利]用煙氣脫硫石膏制備高強度α-半水石膏的方法

無效

• 申請號: 201310488080.5
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103553385A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 孫淑清;宋航;王宗杰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C04B11/02
• 分類號: C04B11/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明屬于材料科學領域。涉及到一種以煙氣脫硫石膏為主要原料生產高強度α-型半水石膏的制備方法。

背景技術

近些年，由于環境保護的要求，全國各大熱電廠相繼安裝了煙氣脫硫裝置。這就帶來另一個環保問題：在煙氣脫硫過程中產生了大量的副產物-煙氣脫硫石膏，即FGD石膏成為固體廢物.然而，煙氣脫硫石膏含二水硫酸鈣達95%以上，其品位與天然石膏相當。它能被脫水變成半水石膏。半水石膏分為α-半水石膏和β-半水石膏。α-半水石膏比β-半水石膏結晶致密完整，晶粒粗大均勻，水膏比低。因而有較高的強度，用途更加廣泛。

由煙氣脫硫石膏脫水制備α-半水石膏主要有蒸壓法、水熱法和常壓鹽溶液法。其中蒸壓法和水熱法需要較大的設備投資，而常壓鹽溶液法是將脫硫石膏細分加入到一定濃度的鹽溶液中，加入一些助劑，在常壓下將混合物加熱到沸騰溫度脫水制備α-半水石膏。該方法的最大特點是設備簡單、操作易于控制、便于工業化。但是α-半水石膏結晶在鹽溶液中屬于熱力學不穩定體系，在不同的溶液環境中以針狀、柱狀、粒狀等結晶形態出現。針狀α-半水石膏具有較高的水膏比，強度較小；而粒狀和柱狀α-半水石膏具有較低的水膏比，強度較大。在專利CN101113084A中，發明人公開了常壓鹽溶液法制備形貌可控的α-半水石膏，其步驟為:(1)按煙氣脫硫石膏與水固液質量比為1:(4～10)的比例制成水性漿液,加入媒晶劑(為水性漿液質量的5%～21%),攪拌,加熱至80～95℃,用無機酸將漿液pH調至1.0～5.5;(2)加入結晶習性改良劑和穩定劑。利用此方法，可制得的粒狀結晶的α-半水石膏抗折強度達7.7MPa,抗壓強度達33MPa。

發明內容

為了進一步提高所制得的α-半水石膏的強度，本發明提供一種以煙氣脫硫石膏為主要原料，在大氣壓下采用鹽溶液脫水制備α-半水石膏的方法。該方法過程簡單，可以制得均勻的短六方柱狀α-半水石膏，抗折強度達14.4MPa,抗壓強度達44.5MPa.

本發明提供的高強度短六方柱狀的α-半水石膏的制備，其技術方案主要包括以下步驟：

1）脫硫石膏漿液的制備：將煙氣脫硫石膏與水按固液質量比1:4～10充分混合然后升溫至80～95℃。

2）加入媒晶劑制得混合漿料：按煙氣脫硫石膏與媒晶劑質量比1:0.5～1.5加入脫硫石膏漿液中，媒晶劑為六水氯化鎂和六水硫酸鎂的混合物，六水氯化鎂和六水硫酸鎂的質量比為1：0.1～0.2；繼續升溫至沸騰，回流。

3）加入結晶習性改良劑：按煙氣脫硫石膏與結晶習性改良劑質量比1:1%～5%加入經步驟2）獲得的混合漿液中。

4）轉晶:將添加了結晶習性改良劑的混合漿料在沸騰溫度下回流，完成二水硫酸鈣到α-半水石膏的晶型轉變。

5）過濾和洗滌。

作為優選實施方式，步驟1）中，將煙氣脫硫石膏與水按固液質量比1:4.84充分混合；步驟2）中，將煙氣脫硫石膏與水按固液質量比1：0.93充分混合；步驟3）中，加入的結晶習性改良劑為丁二酸，按煙氣脫硫石膏與結晶習性改良劑質量比1：4.83%加入。

本發明的優點在于制備過程簡單，通過媒晶劑和結晶習性改良劑的作用，脫硫石膏在鹽溶液中脫水，獲得了均一的長徑比小于1的短六方柱狀α-半水石膏，抗折強度達14.4MPa,抗壓強度達44.5MPa.本發明的另一個特點是設備簡單、便于操作控制、易于工業化、生產周期短，鹽溶液可以循環使用。因此，本發明的實施即可減少天然石膏礦的開發，又可變廢為寶，保護環境。

附圖說明

圖1α-半水石膏晶體形貌的SEM照片，晶體的長徑比小于1（添加結晶習性改良劑）。

圖2.α-半水石膏晶體形貌的SEM照片，晶體的長徑比大于1（沒有添加結晶習性改良劑）。

具體實施方案

本發明提供的高強度短六方柱狀的α-半水石膏的制備，其技術方案主要包括以下步驟：

1）脫硫石膏漿液的制備：將煙氣脫硫石膏與水按固液質量比1:4～10混合，攪拌1～2小時充分混合，然后升溫至80～95℃。

2）加入媒晶劑制得混合漿料：按煙氣脫硫石膏與媒晶劑質量比1:0.5～1.5加入經步驟1）獲得的脫硫石膏漿液中，媒晶劑為六水氯化鎂和六水硫酸鎂的混合物，六水氯化鎂和六水硫酸鎂的質量比為1：0.1～0.2；繼續升溫至沸騰（107～108℃），回流。