[发明专利]一种以钢铁厂脱硫石膏为原料制备半水硫酸钙晶须的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以钢铁厂脱硫石膏为原料制备半水硫酸钙晶须的方法。

背景技术

随着我国对循环经济和可持续发展的日益重视，利用工业固体废弃物制备高附加值新型材料已受到各级政府的高度重视。国家发改委发布了《“十一五”资源综合利用指导意见》，确定以排放量大、存放量大、资源化潜力大的固体废弃物的高效利用为资源综合利用重点发展领域。各省、市也分别制定了工业固体废弃物综合利用的相关政策，均把发展节能利废的新材料、新工艺纳入国民经济和社会发展规划，以鼓励利用各种工业废渣为原料开发生产高附加值的新型材料。

我国含二氧化硫的废气主要来自燃煤发电厂、钢铁生产中的烧结机和冶金炉窑。烧结机是现代钢铁生产工艺的重要设备，也是钢铁生产工艺烟尘排放的重点污染源。目前，钢铁行业二氧化硫主要由烧结球团烟气产生，烧结球团烟气产生的二氧化硫占钢铁企业排放总量70％以上，个别企业达到90％左右。随着钢铁冶金技术的发展，高炉容积不断增大，与之匹配的烧结机单机能力也不断增大，正向大型带式烧结机发展。如国外发达国家已普遍建成300～648m²的带烧结机，国内各钢厂也已建成265～450m²的带式烧结机。烧结机大型化的发展趋势，必然带来单机废气量和烟尘排放的增大，控制烧结机烟尘污染势在必行。目前，我国钢铁产能仍在扩张，在建产能约为5000万吨，2013年我国钢铁产能超过10亿吨。根据我国钢铁企业所使用的燃料含硫情况及排放状况估算，在无控制措施情况下，我国钢铁行业2013年的烧结烟气二氧化硫排放量达到200万吨左右。

硫酸钙晶须是以石膏为原料通过水热合成制得的纤维状单晶体，其性能优异，价格不高，在新材料领域备受重视。它包括半水和无水硫酸钙晶须等四种，其中半水硫酸钙晶须的生产成本较低。硫酸钙晶须具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高、无毒、阻燃及于聚合物的亲和力强等优点，而价格仅为碳化硅晶须的1/200～1/300。与其他增强材料相比，硫酸钙晶须具有更微细的尺寸和较大的长径比，在以一定的比例添加时不增加基体的黏度，可用于制作形状复杂、尺寸精度高的产品。硫酸钙晶须尺寸稳定性好，可以提高塑料制品的表面光洁度。硫酸钙晶须表面硬度低，对磨具的磨损远比玻璃纤维小。硫酸钙晶须作为树脂基复合材料增强既可提高制品抗拉强度30％以上，可取代石棉用于摩擦材料中。

中国专利200810011193.5公开了利用烟气脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法；中国专利201110123932.1公开了一种半水硫酸钙晶须制备的方法以及中国专利201210107042.6公开了一种高长径比半水硫酸钙晶须的制备方法。这些方法都是通过水化合成法制备出硫酸钙晶须或半水硫酸钙晶须，但没有涉及到在较低的水热温度条件下，并由钢铁厂脱硫石膏为原料制备半水硫酸钙晶须。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种以钢铁厂脱硫石膏为原料制备半水硫酸钙晶须的方法，利用低成本的试验原料，简单的工艺制备出半水硫酸钙晶须。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种以钢铁厂脱硫石膏为原料制备半水硫酸钙晶须的方法，包括以下步骤：

第一步，化学除杂：在脱硫石膏中加入硫酸除去其中的碳酸钙；

第二步，配制浆料：除杂后的脱硫石膏用自来水将质量浓度调整为5％～8％；

第三步，水热合成：将第二步制备的浆料装入反应釜中，加热温度控制在80～120℃，保温时间控制在15～55min，搅拌速率控制在100～200r/min，取出来的样品用真空过滤机进行抽滤，然后放到烘箱中在110℃条件下烘干5h，最终制得半水硫酸钙晶须。

所述第一步中，硫酸通过滴定的方法逐渐加入，不断用pH试纸确定反应的进行程度，最终pH控制在3～5之间。

所述第一步中，用充气多功能浸出搅拌机搅拌，转速700r/min，搅拌30min后，用真空过滤机对产物进行反复水洗，然后将得到的样品放到电热鼓风干燥箱中进行烘干，烘干温度控制在110℃，烘干时间是5h。