[發明專利]一種制備石膏晶須的方法

在審

• 申請號: 201410737390.0
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104499040A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 韓甲興;楊剛;王幼琴;金強
• 申請（專利權）人: 上海寶冶鋼渣綜合開發實業有限公司;中冶寶鋼技術服務有限公司
• 主分類號: C30B7/10
• 分類號: C30B7/10;C30B29/62;C30B29/46
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明屬于無機材料技術領域，具體涉及一種制備石膏晶須的方法。

背景技術

晶須在結晶時原子結構排列高度有序，以致于容納不下能夠消弱晶體的較大缺陷，如顆粒界面、空洞、位錯及結構不完整等，近乎完整晶體，致使晶須的強度接近材料原子間價鍵的理論強度，遠遠超過目前大量使用的其他增強材料。

石膏晶須(即硫酸鈣晶須Calcium?Sulfate?Whisker，亦稱硫酸鈣微纖維，國際商品名稱為ONODA-GPF)是一種新型的具有很高綜合性能的無機材料。硫酸鈣晶須分為無水、半水、二水三種，其中無水硫酸鈣晶須強度最高。二水硫酸鈣晶須在超過110℃使用時起不到晶須的增強作用，工業應用前景??；無水及半水硫酸鈣晶須則具有較高的強度和使用價值。

石膏晶須作為纖維狀單晶體，具有完善的結構、完整的外形、特定的橫截面、穩定的尺寸，是一種有著許多特殊性能的非金屬材料，長徑比通常在30-100之間，平均長度為30-400μm，平均直徑為1-10μm。與其它短纖維相比，具有耐高溫、抗化學腐蝕、韌性好、強度高、易進行表面處理、與橡膠塑料等聚合物的親和能力強、毒性低等優點，而且價格在晶須中較低，具有其它晶須無可比擬的性能價格比。石膏晶須的應用范圍非常廣泛，主要用在造紙工業、復合材料增強、磨擦材料、環境工程材料、輕質建材、隔熱材料、涂料、油漆、抗靜電材料的制造等方面。目前，制備石膏晶須的方法較多，各種方法各有特色，但都存在生產成本高，產物含結晶水、長徑比不均，生產方法控制條件苛刻等問題。

石灰石污泥是在制造生石灰過程中所產生的石灰石破碎除塵調濕泥，寶鋼在轉爐煉鋼生產過程中，為了造渣往往需要添加一定量的生石灰來調節鋼渣堿度。因此，寶鋼每年產生的石灰石污泥約20萬噸。這些石灰石污泥作為廢棄物，長期堆積，非常需要尋找一種有效處理途徑。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種制備石膏晶須的方法，用于解決現有技術中缺乏利用石灰石污泥制備石膏晶須的方法的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種制備石膏晶須的方法，包括以下步驟：

1)將石灰石污泥烘干，獲得石灰石粉末；

優選地，所述石灰石污泥中的主要成分為碳酸鈣(CaCO₃)。所述石灰石污泥中碳酸鈣的含量≥90wt％。

優選地，所述烘干溫度為450-650℃。進一步地，所述烘干溫度為500℃。

優選地，所述烘干時間為2-4小時。

優選地，所述石灰石粉末的粒徑為1-10μm。

2)取一定量的石灰石粉末中加入稀硫酸反應，生成硫酸鈣；

優選地，所述稀硫酸為工業生產中產生的硫酸廢液。

優選地，所述稀硫酸為硫酸水溶液。進一步地，所述稀硫酸的濃度為5-15wt％。

優選地，所述反應時間為4±1小時。進一步地，所述反應時間為4小時。

優選地，所述稀硫酸的加入量與石灰石粉末中碳酸鈣的物質的量等量或過量。從而使碳酸鈣充分反應。

3)將步驟2)中獲得的硫酸鈣過濾后，加水配成硫酸鈣溶液并控制其濃度，再加入硫酸鋅作為催化劑，進行水熱反應后，過濾即得半水石膏晶須；

優選地，所述硫酸鈣溶液為硫酸鈣水溶液。

優選地，所述硫酸鈣溶液的濃度控制為10-30wt％。

優選地，所述硫酸鋅與石灰石粉末的加入的重量之比為1:15-25。

進一步地，所述硫酸鋅與石灰石粉末的加入的重量之比為1:20。

優選地，所述水熱反應的條件為：反應容器：高壓釜；反應溫度：120±5℃；反應時間：1±0.5小時。

進一步地，所述水熱反應的條件為：反應容器：高壓釜；反應溫度：120℃；反應時間：1小時。

所述水熱反應的原理為：顆粒狀的二水石膏在高溫水熱條件下產生結構重組，晶體進行一維生長，變為纖維狀的半水石膏晶須。

優選地，所述過濾采用濾網過濾。所述濾網為常規使用的300目尼龍濾網。

4)將半水石膏晶須干燥后，獲得無水石膏晶須。

優選地，所述干燥處理的條件為：處理容器：干燥爐；處理溫度：220±10℃；處理時間：1±0.5小時。

進一步地，所述干燥處理的條件為：處理容器：干燥爐；處理溫度：220℃；處理時間：1小時。

本發明還提供了一種石灰石污泥根據制備石膏晶須的方法在制備石膏晶須中的應用。