[發(fā)明專利]一種常壓下制備石膏晶須的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710172604.8
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN107059134A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 高建明;吳葉;唐永波
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C30B29/62
• 分類號: C30B29/62;C30B29/46;C30B7/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

所屬技術領域：本發(fā)明屬于礦物加工、土木工程材料，工業(yè)固體廢棄物的資源化利用領域，具體為一種常壓下制備石膏晶須的方法。

背景技術

1、利用二水石膏制備性能優(yōu)良的石膏晶須的重要性

鈣基濕法煙氣脫硫(FGD)是世界上應用最廣泛的煙氣脫硫技術。采用該工藝每處理1t二氧化硫會產(chǎn)生 2.7t脫硫石膏。脫硫石膏可用于建材、水泥等行業(yè)，但用量有限。目前，脫硫石膏堆積現(xiàn)象越來越嚴重。因此，將脫硫石膏變廢為寶顯得尤為迫切，利用脫硫石膏制備石膏晶須，對拓展脫硫石膏的應用領域具有重要意義。

磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，每生產(chǎn)1t濕法磷酸就會產(chǎn)生4.5～5t磷石膏。全球副產(chǎn)磷石膏約1.5億噸，利用率僅為4.3％～4.6％，目前，我國磷石膏年排放量超過5500萬t，累計量估計超過2.5億t，居中國工業(yè)副產(chǎn)石膏產(chǎn)量之首。因此，磷石膏的開發(fā)和利用已經(jīng)是一個急需解決的事情。

檸檬酸石膏是用鈣鹽沉淀法生產(chǎn)檸檬酸時產(chǎn)生的以二水硫酸鈣為主的工業(yè)廢渣。2008年，我國檸檬酸石膏排放量居世界第一位；少數(shù)檸檬酸石膏被用作水泥緩凝劑、炒制建筑石膏、配置粉刷石膏等，但是，大部分檸檬酸石膏未被使用，堆積現(xiàn)象嚴重。

鈦石膏是采用硫酸酸解鈦鐵礦生產(chǎn)鈦白粉時，加入石灰或電渣石中和大量的酸性廢水所產(chǎn)生的以二水石膏為主要成分的廢渣。全世界每年的鈦石膏的排放量約為1775萬t；我國每年約為715萬t。同樣，大部分鈦石膏未被使用，堆積現(xiàn)象嚴重。

我國的天然石膏主要用于水泥生產(chǎn)作緩凝劑，其次用于制造石膏墻板、膠凝材料等。隨著我國經(jīng)濟增速進入新常態(tài)和淘汰落后產(chǎn)能政策的實施，全國的水泥產(chǎn)量大幅度的降低，天然石膏的需求量也受到影響。因此，利用天然石膏制備石膏晶須具有重要意義。

2、實現(xiàn)常壓下制備石膏晶須的重要意義

石膏晶須是硫酸鈣的纖維狀單晶體，石膏晶須是硫酸鈣的纖維狀單晶體，是一種高品質的石膏產(chǎn)品，主要用作復合材料中的增強組分，其生產(chǎn)成本是所有晶須中最低的。目前制備硫酸鈣晶須的方法主要有蒸壓法和常壓酸化法。蒸壓法是將料漿加入反應釜，在高溫高壓條件下，將二水硫酸鈣轉變?yōu)榧毿♂槧畹陌胨嗟墓に囘^程，目前已有研究人員分別以天然石膏、分析純硫酸鈣、磷石膏和脫硫石膏為原料，在 120～180℃的反應溫度下，采用蒸壓法制得硫酸鈣晶須。但是，蒸壓法制備脫硫石膏晶須是以高壓釜為反應設備，在較高的溫度和壓力下轉化結晶，過程能耗較大。常壓酸化法是在一定溫度的酸性溶液中，將高濃度的二水石膏懸浮液轉化成針狀或纖維狀半水硫酸鈣晶須。與蒸壓法相比，此方法不需要壓熱器，制備工藝簡單，但是由于反應體系中酸的用量很大，且通常具有強酸性，對反應設備腐蝕嚴重，工業(yè)化生產(chǎn)困難。因此，在常溫常壓下制備性能良好的石膏晶須且生產(chǎn)過程不具腐蝕性，綠色環(huán)保具有重要的社會價值。

3、利用常壓法制備石膏晶須的研究現(xiàn)狀及局限性

專利CN 104928752A中在常壓下以白云石或石灰石為原料，用酸浸出含有鈣離子的水溶液，利用含有金屬銅離子的晶型助長劑、液相有機催化劑制備出二水硫酸鈣晶須。專利CN104846440中使用重結晶法在常壓下制備石膏晶須。采用0.5mol/L～5mol/L酸溶液中加入0.5wt％～5wt％的無機鹽制得含鹽酸溶液，在含鹽酸溶液中制漿，在60℃～90℃反應1h～4h后加入媒晶劑結晶制得石膏晶須。專利CN101550602采用常壓鹽溶液結晶法制備CaSO₄晶須，但是反應溫度達到100℃～128℃。

研究人員關于常壓下制備硫酸鈣晶須的工藝已經(jīng)有了一定的探索，但是采用常壓下無機鹽與有機溶劑復配達到較低溫度生成石膏晶須的工作還鮮有報導，而且常用的常壓酸化法制備硫酸鈣晶須還存在工藝較復雜，操作繁瑣，生產(chǎn)過程中酸腐蝕設備、污染環(huán)境等問題。

發(fā)明內容

技術問題：本發(fā)明的提供了一種常壓下制備石膏晶須的方法，將無機氯鹽與有機溶劑復合配置溶液，在較低溫度下制備出石膏晶須，所用設備儀器少，生產(chǎn)操作過程簡單易控，綠色環(huán)保，制得的晶須形貌完整，性能良好，且臨界反應溫度可降至65℃，生產(chǎn)成本大大降低，具有廣泛的市場價值。

技術方案：本發(fā)明的一種常壓下制備石膏晶須的方法，其具體工藝步驟如下：

1)選料：原材料選擇二水石膏；

2)配制漿體：將與水重量比為5％～30％的無機氯鹽，與水重量比為20％～80％的有機溶劑，與水重量比為5％～30％的二水石膏和水混合攪拌形成懸浮液，并將溶液pH調至5～11；