[发明专利]一种将烟气脱硫石膏转化为高强度α型半水石膏的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学领域，尤其涉及一种采用水热法以烟气脱硫石膏为主要原料，制备高强度α型半水石膏的方法。

背景技术

近年来，随着国民经济的持续快速发展，我国的发电量逐年增加。大量的火电厂在生产过程中，排放大量的二氧化硫。排入大气的二氧化硫严重地污染环境，破坏生态平衡，造成酸雨危害，损害人体健康，影响我国经济可持续发展。由于环境保护的要求，全国各大热电厂相继安装了烟气脱硫装置。这就带来另一个环保问题：在烟气脱硫过程中产生了大量的副产物-烟气脱硫石膏，即FGD石膏成为固体废物.然而，烟气脱硫石膏的品位与天然石膏相当，含二水硫酸钙达95％以上。以烟气脱硫石膏为原料可以制备半水石膏。半水石膏分为α-半水石膏和β-半水石膏。α-半水石膏比β-半水石膏结晶致密完整，晶粒粗大均匀，水膏比低。因而有较高的强度，用途更加广泛。

由烟气脱硫石膏脱水制备α-半水石膏主要有蒸压法、水热法和常压盐溶液法。其中蒸压法需较大的设备投资，常压盐溶液法是将脱硫石膏细粉加入到一定浓度的盐溶液中，加入一些助剂，在常压下将混合物加热到沸腾温度脱水制备α-半水石膏。该方法设备简单、便于工业化。但是α-半水石膏结晶在盐溶液中属于热力学不稳定体系，在不同的溶液环境中以针状、柱状、粒状等结晶形态出现。工艺条件难于控制。针状α-半水石膏具有较高的水膏比，强度较小；而粒状和柱状α-半水石膏具有较低的水膏比，强度较大。另外，加入较多助剂使生产成本提高。在专利CN101113084A中，我们公开了常压盐溶液法制备形貌可控的α-半水石膏，粒状结晶的α-半水石膏抗折强度达7.7MPa,抗压强度达33MPa。国内外有关研究脱硫石膏制备α-半水石膏的报告较少，其中美国专利US5562892报道了用烟气脱硫石膏制备针状和柱状α-半水石膏，但其中所述的方法较为复杂。

发明内容

本发明目的，是在现有技术的基础上进一步提高α型半水石膏的强度、降低成本、简化制备工艺，提供一种以烟气脱硫石膏为主要原料，用水热法制备均匀的短六方柱状的α型半水石膏的方法。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种将烟气脱硫石膏转化为高强度α型半水石膏的方法，具有以下步骤：

(1)制备脱硫石膏浆液

将烟气脱硫石膏与水按照固液质量比为1:4～10进行混合，搅拌混合成淡黄色浆液即脱硫石膏浆液，然后放入250mL高压反应釜中；

(2)向步骤(1)获得的脱硫石膏浆液中加入媒晶剂，合成混合浆液，烟气脱硫石膏与媒晶剂的质量比为1:0.1～0.3，所述媒晶剂为六水氯化镁；

(3)再向步骤(2)获得的混合浆液中加入结晶习性改良剂，烟气脱硫石膏与结晶习性改良剂的质量比为1:0.2％～0.5％，所述结晶习性改良剂为丁二酸；

(4)转晶

密封高压反应釜，将步骤(3)得到的混合浆液在110～120℃保温2-3小时，完成二水硫酸钙到α型半水石膏的晶型转变，高压反应釜自然降温到80～90℃；

(5)过滤和洗涤

将步骤(4)得到的α型半水石膏的混合浆液趁热过滤，滤饼用80℃热自来水洗涤2～3次，于80℃烘干2～4小时，制得高强度α型半水石膏。

所述步骤(1)优选的烟气脱硫石膏与水的固液质量比为1：8。

所述步骤(4)优选的二水硫酸钙到α型半水石膏的晶型转变温度为118℃。

本发明的有益效果：制备工艺简单，通过水热过程，在少量媒晶剂和结晶习性改良剂的作用下，脱硫石膏脱水，获得了均一的长径比小于1的短六方柱状α型半水石膏；其抗折强度达14.7MPa,抗压强度达46.5MPa。另外，生产设备简单、便于操作控制、易于工业化、生产周期短，原料成本低。因此，本发明的实施即可减少天然石膏矿的开发，又可变废为宝，保护环境。

附图说明

图1是实施例1的α型半水石膏晶体形貌的SEM照片；

图2是只添加媒晶剂没有添加结晶习性改良剂的α型半水石膏晶体形貌的SEM照片；

图3是既没有添加媒晶剂也没有添加结晶习性改良剂的α型半水石膏晶体形貌的SEM照片。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1