[发明专利]一种以脱硫石膏为原料的CaSO4晶须及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于CaSO₄晶须制备的技术领域。尤其涉及一种以脱硫石膏为原料的CaSO₄晶须及其制备方法。

背景技术

煤炭在我国能源消费中的比例为70％左右，我国SO₂的排放90％来自于煤炭的燃烧。烟气脱硫技术是控制SO₂污染的主要方法，目前国内烟气脱硫技术中85％是湿式石灰石/石膏法工艺，该工艺每处理1tSO₂会产生脱硫石膏2.7t。随着我国的火电厂装机容量的逐年递增，预计到2010年，年产脱硫石膏和其他副产品石膏将超过1亿吨。副产石膏的综合利用不仅是脱硫装置正常运行的前提条件，还可减轻环境压力，实现资源的合理利用。

根据脱硫石膏的性质，可作为制备石膏晶须的原料。石膏晶须可用作中等强度的填充剂，细径纤维的补强效果与其他高性能增强材料的补强效果接近。石膏晶须还可用于增强塑料制品，其产品的抗拉强度、弯曲强度、弹性模量和热变形温度均有提高。它可代替石棉作摩擦材料，建筑材料，保温、保冷材料等，还可部分代替玻璃纤维。硫酸钙晶须是一种性能优良、无毒，价格低廉的新型功能材料，而且利用脱硫石膏制备CaSO₄晶须开拓了副产石膏利用的新途径。

目前，以脱硫石膏为原料制备硫酸钙晶须主要采用在高压反应釜中进行水热反应，如“利用烟气脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法”(CN 200810011193.5)专利技术，这种技术的缺点是高温加压，对设备的抗压强度有一定的要求，操作不方便。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种操作简单、条件温和、生产成本低和可减少环境污染的以脱硫石膏为原料的CaSO₄晶须及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先将脱硫石膏、水和媒晶剂充分混合，形成悬浊液，其中：脱硫石膏质量浓度为1～8％，媒晶剂质量浓度为5～20％。

再在常压、100～128℃和搅拌速率为120～210r/min条件下：或将上述悬浊液搅拌1～3小时，加入悬浊液质量0.5～1％的硫酸钙晶须作为晶种，反应1～3小时，加入改性剂，或将上述悬浊液搅拌3～8小时，直接加入改性剂，上述两种结晶方式中，改性剂加入量均为悬浊液质量的0.4～1％，搅拌0.5～1小时。

然后抽虑，洗涤。最后

-在45～60℃条件下干燥2～4小时，得到半水硫酸钙晶须；

-在60～400℃条件下干燥2～4小时，得到无水可溶性硫酸钙晶须；

-在400～800℃条件下干燥2～4小时，得到无水“死烧”硫酸钙晶须。

所述的脱硫石膏的主要化学成分是：CaO为30～35％，SiO₂为0.8～4％，Al₂O₃为0.5～3％，SO₃为35～45％，Fe₂O₃为0.1～1％，含水量为8～10％。

所述的媒晶剂为甲基二磺酸钠、硼砂、硫酸、柠檬酸钠、氯化钙、氯化镁中的二种以上。

所述的改性剂为油酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸和硼酸酯中的一种。

由于采用上述技术方案，本发明以脱硫石膏为原料常压盐溶液结晶法制备CaSO₄晶须，具有工艺流程短、操作简单、条件温和、生产成本低和可减少环境污染的特点，是实现其资源化利用的一种有效途径。

本发明所制备的CaSO₄晶须相对密度为2.96～3.2g/cm³，长度为140～360μm，直径为1～10μm，改变工艺条件可以控制长径比大小。抗拉强度15～20GPa，耐热性不超过1000℃，莫氏硬度为2～3。

附图说明

图1是本发明所制备的一种CaSO₄晶须的SEM500×结果；

图2是本发明所制备的一种CaSO₄晶须的SEM20000×结果；

图3是本发明所制备的一种CaSO₄晶须的EBSD结果。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制。