[發明專利]無機鹽溶液中微波輔助合成硫酸鈣晶須的方法

在審

• 申請號: 201710983206.4
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107723800A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 李強;師長偉;石棕文;尚超;劉福立
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: C30B29/62
• 分類號: C30B29/62;C30B29/22;C30B7/14
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 馬海芳

技術領域

本發明屬于礦物加工技術領域，具體涉及一種無機鹽溶液中微波輔助合成硫酸鈣晶須的方法。

背景技術

脫硫石膏是電力、石化、鋼鐵等行業煙氣脫硫所形成的一種工業副產品。目前，脫硫石膏主要用作制備石膏板、水泥緩凝劑、鹽堿地土壤改良劑、形成煙灰材料、用于礦井凹陷區的恢復等方面。除了這些直接應用以外，由于脫硫石膏的主要成分為二水石膏，所以可以用來制備高附加值的硫酸鈣晶須。與其它無機纖維材料相比，硫酸鈣晶須具有生產成本低、無毒、耐高溫、機械強度高等優點，而且可以應用于復合材料合成、摩擦材料合成、建筑工程、造紙、環境保護等領域。

近年來，有許多關于利用脫硫石膏制備硫酸鈣晶須的專利，主要用到的方法是水熱法、常壓鹽溶液法和降溫重結晶法。專利CN101994153A中提供了一種用脫硫石膏制備改性硫酸鈣晶須的方法，該方法通過過篩、制漿、水熱反應、晶須表面改性、脫水、干燥等步驟制得改性硫酸鈣晶須，水熱法制備的改性硫酸鈣晶須直徑0.5～6微米，長度30～300微米，長徑比15～115。在專利CN102605430A中提供了一種由脫硫石膏制備硫酸鈣晶須的工藝，該工藝通過取料、球磨、配置料漿、加媒晶劑、水熱反應(反應溫度為110～150℃)、脫水干燥的步驟制備出硫酸鈣晶須，該工藝制備出硫酸鈣晶須的品質較高，直徑為1～3μm，長徑比為100～150，且硫酸鈣晶須的直徑分布與長徑比變化較小、晶須表面結晶良好。在專利CN104451856A中提供了一種以鋼鐵廠脫硫石膏為原料制備半水硫酸鈣晶須的方法，該方法通過先在脫硫石膏中加入硫酸除雜、水熱合成、干燥等步驟制備出的高純度半水硫酸鈣晶須，該高純度半水硫酸鈣晶須的平均直徑約為3μm，平均長度約為150μm，平均長徑比約為50。在專利CN101550602中，通過將脫硫石膏、水和媒晶劑充分混合，采用常壓鹽溶液法制備出直徑為1～10μm，長度為140～60μm的硫酸鈣晶須。在專利CN103074667A中，將主要成分為硫酸鈣的原料投入硫酸溶液中攪拌、升溫，將溶解后的懸浮液降溫重結晶制備硫酸鈣晶須。

總之，前人在脫硫石膏制備硫酸鈣晶須方面開展了一些工作，但是還存在的時間過長、合成溫度較高、產物相貌尺寸不均勻和合成過程引起環境污染等問題。因此，提出一種合成時間較短、合成溫度較低、產物形貌尺寸較均勻和環保的合成硫酸鈣晶須的方法，該方法具有很高的現實意義。

發明內容

本發明的目的是利用微波合成反應時間短、合成溫度低以及無機鹽溶液環保的特點，克服了現有技術中存在的一些問題，提供了一種無機鹽溶液中微波輔助合成硫酸鈣晶須的方法。該方法是利用微波輔助，在無機鹽溶液中利用脫硫石膏快速合成硫酸鈣晶須。本發明為制備硫酸鈣晶須提供了一種新方法，具有合成速率快、合成溫度低、產物形貌尺寸均勻和制備過程環保等優點。

實現本發明的一種無機鹽溶液中微波輔助合成硫酸鈣晶須的方法，按照以下步驟進行：

步驟1，將脫硫石膏和晶型控制劑均溶于無機鹽水溶液中，攪拌均勻，配制成漿料；其中，所述的無機鹽水溶液的質量濃度為4～45g/mL，按質量比，脫硫石膏：無機鹽＝(0.5～8)：(5～40)；按質量比，晶型控制劑：脫硫石膏＝(1～10)：100；

步驟2，將漿料置于微波反應器中，微波反應溫度：85～110℃，反應時間：0.5～2h，得到反應后的漿料；其中，微波反應器的功率為400～800W，微波頻率為2450±50MHz；

步驟3，將微波反應后的漿料，自然冷卻至室溫，陳化2～6h，加入水洗滌至中性，真空抽濾，得到濾液和固體產物；

將固體產物置于微波反應器中，在60～80℃干燥5～20min，得到硫酸鈣晶須。

本發明制備的硫酸鈣晶須為半水硫酸鈣晶須，晶須長度為30～120μm，晶須直徑為1～4μm，長徑比為30～75。

所述的步驟1中，所述的脫硫石膏為煙氣脫硫石膏；

所述的步驟1中，所述的無機鹽為氯化鈉、氯化銨、硫酸銨、氯化鉀、氯化鈣中的任意一種或幾種混合。

所述的步驟1中，所述的晶型控制劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、檸檬酸或氯化銅中的任意一種或幾種混合。

所述的步驟1中，所述的脫硫石膏，其質量為干基脫硫石膏質量。

所述的步驟1中，所述的攪拌均勻，其攪拌速率為100～150r/min，攪拌時間優選為20～50min。

所述的步驟3中，所述的微波反應器的功率為400～800W，微波頻率為2450±50MHz。