[发明专利]一种由白云石制备硫酸钙晶须的方法

说明书

技术领域  本发明涉及一种晶须的生产工艺，尤其涉及一种由白云石制备硫酸钙晶须的生产工艺。

背景技术  我国是一个矿产资源种类较齐全但资源并不丰富的国家，也是一个人均资源占有量很低、消耗量大的国家。目前我国是全球矿物资源开发总量很大的国家(主要注重开发金属矿物和能源矿物，其他非金属矿物开发比例相当小)，但是我们用此所创造的国民生产总值与工业发达国家几乎不可相提并论。究其原因：就是因为我们的矿产品加工技术含量低、价格低、效益低。因此，发展矿产品的高升值深加工利用，代表了先进生产力的发展方向，符合科学发展观的要求。非金属矿物占地球矿物资源总量的95％，国际上，非金属矿物产值和金属矿物产值的比例是否大于1，一直是衡量一个国家工业发展水平的一个评价标准，是衡量国家技术进步和工业化是否成熟的重要标志之一。我国是一个非金属资源相对较丰富，但非金属产业很不发达的国家，认真研究非金属资源的高升值并加以优化利用，对于我们快速发展中的国家尤为重要。近年来，国家相继出台了很多关于非金属矿产资源开发、利用的政策文件，非金属产业的发展已迫在眉睫，刻不容缓。

晶须是指具有固定的横截面形状、完整的外形、完善的内部结构、长径比高达5—1000的纤维状单晶体。由于晶须是单晶，所以具有很高的强度，其强度接近于材料原子间价键的理论强度，是非常好的增强组元。自晶须发现以来，各个国家材料学家们十分重视，目前已经开发的晶须有无机晶须(金属、氧化物、碳化物、氮化物、无机盐类、石墨等)和有机晶须(聚合物类等)。无机晶须材料增强增韧的金属基、陶瓷基复合材料已被广泛应用到机械、电子、化工、国防、能源、环保等领域，由此可见，无机晶须对产品的升级换代和提高经济效益，具有重大促进作用，晶须的合成和在材料中的应用必将成为材料科学的热点之一。晶须作为复合材料中最为重要的增强部分，已得到工业发达国家的高度重视。自20世纪80年代开始，我国重点对碳纤维、碳化硅、氧化铝、氮化硅等晶须进行研究，这些晶须性能优异，但价格昂贵，只能用于某些特殊的行业。而与这些晶须相比，硫酸钙晶须作为一种无机晶须，具有以下特点：成本低，其成本仅相当于碳化硅晶须的¹／200至¹／300；耐高温，无水硫酸钙晶须在1800℃下加热2h仅失重0.75％(无水硫酸钙晶须熔点为1450℃)，而同样条件下石棉失重13.77％；耐酸碱性好，抗化学腐蚀、韧性好、电绝缘性好、强度高、易进行表面处理，同时还具备良好的相溶性和平滑性以及无毒等优点。硫酸钙晶须因其高性价比和在复合材料中的巨大应用前景，而成为材料领域研究的焦点，硫酸钙晶须完全可用于聚胺酯、橡胶、涂料、造纸中的增强剂或功能型填料，又可用于摩擦材料、建筑材料、保温及阻燃材料等，生产成本低是所有晶须种类中不可比拟的，因硫酸钙晶须无毒，对人体无危害，是一种绿色新型环保材料，市场需求量大，发展前景看好。

硫酸钙晶须(又称石膏晶须)是指硫酸钙的纤维状单晶体，它有二水硫酸钙、半水硫酸钙和无水硫酸钙晶须三种之分。但是二水硫酸钙晶须和半水硫酸钙晶须在温度分别高于110℃和160℃使用时，均会脱水粉化而破坏，起不到晶须的增强作用，工业应用前景小；而无水硫酸钙晶须在680℃仍可保持较好的状态，具有较高的强度和使用价值，工业应用前景广泛。

国内目前现有硫酸钙晶须的制备技术是以石膏(石膏原料通常是天然石膏矿物和工业副产石膏)为原料，制备方法可大致分为三种：水压热法、常压酸化法及在生产磷酸和柠檬酸时直接产出的副产硫酸钙晶须。水压热法和常压酸化法(此二法类似)都是是在水溶液中，将固体CaSO₄·2H₂O粉体，在一定温度或一定压力下，借助于晶型转换剂，使α石膏朝纤维状结晶，工艺流程一般为：粉磨→配浆料→水热反应→固液分离→表面处理→干燥→产品。