[發明專利]一種以廢酸石膏共沸回流脫水法生產α-半水石膏的方法

有效

• 申請號: 202110355386.8
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113087422B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 朱新園;吳浩;盧瀟;顧豪;施琴;劉銘雨;王午陽;張躍;裴孟;陳烯;劉建武
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C04B11/00
• 分類號: C04B11/00;C04B11/02;C04B11/024;C04B11/028;C04B11/26
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 李楠

本發明屬于無機功能材料制備的技術領域，具體涉及一種以廢酸石膏共沸回流脫水法生產α?半水石膏的方法。方法包括：(1)漿液配置：將質量比為1:1～3廢酸石膏和水，及廢酸石膏質量的0.02％～0.7％的轉晶劑依次加入到反應釜，調節漿液pH為3～7，再加入廢酸石膏質量的0.01％～0.05％的表面活性劑；(2)脫水反應：將共沸溶劑、相轉移催化劑投入到反應釜中，開啟攪拌以及冷凝裝置，于90～130℃進行回流脫水轉晶，相轉移催化劑用量為廢酸石膏質量的0.01％～0.05％；(3)產品收集、洗滌干燥得到α?半水石膏。本發明在保證α?半水石膏形狀規整，顆粒尺寸集中可控的前提下，獲得了強度更高的α?半水石膏。

技術領域

本發明屬于無機功能材料制備的技術領域，具體涉及一種以廢酸石膏共沸回流脫水法生產α-半水石膏的方法。

背景技術

我國每年廢硫酸產生量超過7000萬噸。隨著工業用量增長，未來我國廢硫酸產生量還將進一步增長。廢酸不僅污染環境、浪費硫資源，還會造成極大的安全隱患。因此需要合適的方法處理廢硫酸。

中和法是處理較低濃度廢硫酸最簡單有效的方法之一，投資少，操作簡單，但廢硫酸與石灰石反應生成的石膏(CaSO₄·2H₂O)副產品質量較差，難以滿足相關行業的使用要求，并且石膏產物大多為粒度小于10μm的微晶體，導致后續的沉降、過濾和脫水等過程都極為困難，這種微細石膏晶體的回收和堆放都將產生新的環境問題。中和法處理廢硫酸的產物雜質較多，生成的石膏價值較小，需要高值化處理。

石膏膠凝材料應用歷史悠久，用途十分廣泛，如作為建筑材料、裝飾材料和模具材料等，大規模應用的石膏系列膠凝材料主要有兩種：建筑石膏和α型高強石膏，兩者的主要化學成分都是半水石膏(CaSO₄·1/2H₂O)，前者為β-半水石膏，后者為α-半水石膏。β-半水石膏水化凝結的塊體其強度低于α-半水石膏水化凝結的塊體，因此后者又稱之為高強石膏。α-高強石膏的制備方法主要有三種：蒸壓法、水熱法以及混合法。蒸壓法是將添加轉晶劑的二水硫酸鈣(CaSO₄·2H₂O)置于蒸壓釜內，通入飽和水蒸氣，在一定的溫度、壓力條件下，經過一定時間二水石膏轉化成α-半水石膏，然后經過干燥、磨粉得到α-高強石膏；水熱法是將二水石膏、轉晶劑和水混合成為懸濁液置于高壓反應釜中，在一定溫度、壓力條件下，經過一定時間二水石膏轉變成α-半水石膏，然后經過過濾、干燥和磨粉得到α-高強石膏；混合法是蒸壓法、水熱法兩者的結合。

制備性能優良的α-半水石膏是二水石膏資源化利用的重要途徑。公開號為CN102295420 B的中國專利文獻中公開了一種以醇水溶液為結晶介質制備α-半水石膏方法，包括如下步驟：(1)將二水石膏加入到醇的水溶液中，混勻會形成二水石膏懸濁漿液；(2)將二水石膏懸濁漿液加熱，進行常壓水熱相轉化反應，得到α-半水石膏懸濁漿液；(3)將α-半水石膏懸濁漿液進行固液分離，分離出的固相用熱水洗滌并干燥，得到α-半水石膏產品。但該方法所用的醇的水溶液中，醇含量較高，轉化速率慢、轉化時間長，且未對產物的晶體形貌進行有效調控。中國發明專利(CN 1035385 A)公開了用常壓鹽溶液法通過二水石膏制得短六方柱狀α-半水石膏。申請號為CN 101113048 A的中國專利公開了常壓鹽溶液法制備形貌為粒狀的α-半水石膏，其制品的抗折強度為7.7MPa，抗壓強度為33MPa。但是，以上這些工藝還存在一些不足，例如，所得到的α-半水石膏顆粒大小不均勻，其制品強度差異性大；采用氯化鹽水溶液為結晶介質，導致產品中混入較高含量的氯根離子，限制了其應用范圍；制備工藝時間較長，能耗較高。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種生產成本低，產生廢水少，抗壓強度高，適用范圍廣的以廢酸石膏共沸回流脫水法生產α-半水石膏的方法。

為了實現本發明目的，采用的技術方案為：一種以廢酸石膏共沸回流脫水法生產α-半水石膏的方法，廢酸石膏是廢硫酸處理過程中產生的二水合硫酸鈣，該方法包括步驟如下：