[發明專利]一種常壓溶液法制備高強石膏的方法

有效

• 申請號: 201410170956.6
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103964483A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 周旻;王小書;侯浩波;張維昊;孫琪;柯興;萬沙;韓毅
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C01F11/46
• 分類號: C01F11/46
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及建筑原料制備技術領域，具體涉及一種常壓溶液法制備高強石膏的方法。

背景技術

眾所周知，我國的能源結構是以燃煤為主，燃煤的含硫量普遍較高，排放的二氧化硫絕大部分來自于煤炭的燃燒，污染嚴重。為了解決工業廢氣帶來的環境問題，政府以法律形式規定，必須對燃煤煙氣進行脫硫處置，目前國內燃煤電廠煙氣污染防治的主導技術是濕式石灰石-石膏法，其市場占有率高達90%，這樣帶來的結果就是脫硫石膏的產量隨著煙氣脫硫裝置的建設和投運而快速增長。

然而，我國對脫硫石膏的綜合利用水平較低，由于任意堆放或不當處置而引發了二次污染、大量土地被占用、生態平衡遭到破壞、資源浪費現象嚴重，給相關企業帶來了巨大的經濟負擔，嚴重制約了石膏行業的良性發展。脫硫石膏目前引起人們廣泛關注與研究的一個方面就是制備高強石膏，高強石膏具有強度高、應用范圍廣、市場需求大、對環境影響小、價格低廉等特點，具有很高的研究價值。

高強石膏一般有兩種制備方法：一類是在飽和蒸汽的介質中進行，而另一類是在酸類或鹽類的水溶液中進行。具體又包括蒸壓法、干悶法、加壓水溶液法、常壓水溶液法等四種方法。前三種生產工藝雖然發展比較成熟，但是過程冗長、設備復雜、前期投資大、耗能高，導致其實際應用受到較大限制。常壓鹽溶液法是指在常壓條件下，將磨細、干燥后的二水石膏粉置于鹽溶液中在一定溫度下攪拌一段時間后，使用沸水快速過濾、洗滌，然后干燥、研磨，即可生成α型高強石膏粉。該方法是近十多年發展起來的一種新技術，低溫常壓條件下高強石膏的形成機理與特性研究成為石膏理論研究中的一個前沿課題，受到眾多學者的廣泛關注。

發明內容

本發明的目的在于提供利用復合氯化鹽溶液在常壓條件下通過添加有機酸類轉晶劑制備高強石膏的技術方法，方法簡單、過程容易控制、原料來源廣泛、成本低廉，制備的高強石膏產品結構穩定、性能優越，具有很好的應用前景。

為達到上述技術目的，采用的技術方案是：

（1）配置質量濃度為5-30%的復合氯化鹽溶液，攪拌加熱至65-96℃，維持恒溫穩定30min；

所述的復合氯化鹽為LiCl、NaCl、MgCl₂、CaCl₂中的兩種或三種物質的混合物；

（2）向所述的復合氯化鹽溶液中加入質量濃度為5-20%的煙氣脫硫石膏攪拌形成混合漿液，然后再向其中加入質量濃度為0.1-1.8%的有機酸類轉晶劑，控制反應溫度使之維持在65-96℃，pH為5-8，攪拌時間為0.5-6h；

所述的有機酸類轉晶劑為酒石酸、葡萄糖酸鈉、海藻酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉中的一種或兩種物質的混合物。

（3）達到預設的反應時間后，將混合漿液用95-98℃的熱水在砂芯過濾裝置中進行快速過濾，加入無水乙醇固定，然后在40-50℃的電熱干燥箱烘干至恒重。

（4）將干燥后的樣品利用瑪瑙缽體進行破碎與粉磨，得到的粉末狀物質即為高強石膏產品。

所述的步驟（3）中混合漿液中各物質的質量分數為（以百分數計）：

復合氯化鹽：5-30

電廠脫硫石膏：5-20

有機酸類轉晶劑：0.1-1.8

所述的漿液用水量根據反應器的容量進行確定。

所述的鹽溶液為LiCl、NaCl、MgCl₂、CaCl₂中的兩種或三種物質按比例混合的復合物，其中兩種物質混合的質量比為1:1-4:1，三種物質混合的質量比為1:1:1-25:1:1。

所述的有機酸類轉晶劑為酒石酸、葡萄糖酸鈉、海藻酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉中的一種或兩種物質按比例混合的復合物，其中兩種物質混合的質量比為1:1-5:1。

所述的煙氣脫硫石膏主要礦物相為二水硫酸鈣，主要雜質為碳酸鈣、氧化鋁和氧化硅，其他成分有方解石或α石英、α氧化鋁、氧化鐵和長石、方美石等，所含的二水硫酸鈣含量在90%以上。

所述的pH值采用HCl和NaOH進行調控。

所述的溫度控制采用集熱式恒溫加熱器，反應器中插入校正溫度計以保證溫度的恒定。

本發明方法的反應原理：