[发明专利]一种机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物加工技术领域，具体涉及一种机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法。

背景技术

脱硫石膏是一种化工副产品，它的大量堆积对我国的土地资源、环境等产生二次污染。而脱硫石膏的主要成分为二水石膏，可以用来制备高附加值的硫酸钙晶须。硫酸钙晶须与其它无机纤维材料相比，具有生产成本低、无毒、耐高温、机械强度高等优点，因此在近年来受到广大科研人员的重视。

近年来，有许多关于利用脱硫石膏制备硫酸钙晶须的专利，主要用到的方法是水热法和常压盐溶液法。在专利CN101994153A中，通过过筛、制浆、水热反应、晶须表面改性、脱水、干燥等步骤水热法制备的改性硫酸钙晶须直径0.5～6微米，长度30～300微米，长径比15～115。在专利CN101311337中，以烟气脱硫石膏为原料，通过调浆、高温结晶、干燥等步骤，制得硫酸钙晶须长度为15～240微米，直径为0.2～4微米。在专利CN104451856A中，通过先在脱硫石膏中加入硫酸除杂、水热合成、干燥等步骤制备出的高纯度半水硫酸钙晶须平均直径约为3μm，平均长度约为150μm，平均长径比约为50。在专利CN101550602中，通过将脱硫石膏、水和媒晶剂充分混合，采用常压盐溶液法制备出直径为1～10μm，长度为140～60μm的硫酸钙晶须。在专利CN105401219A中，以浓盐酸为介质，不需要灼烧过程，可以直接通过常压酸化法合成无水硫酸钙晶须。在论文《脱硫石膏重结晶法制备硫酸钙晶须及其除砷性能初探》(参考文献：陈晓娟，杨柳春，陈曲先，张俊丰，黄研.脱硫石膏重结晶法制备硫酸钙晶须及其除砷性能初探[J]，人工晶体学报.2013，42(9)：1889～1895)中介绍了以电厂脱硫石膏为原料，利用重结晶原理制备二水硫酸钙晶须，考察了溶液过饱和度、硫酸浓度、陈化温度、时间以及降温速率对晶须生长特性的影响，虽然论文中利用降温重结晶法制备的硫酸钙晶须具有反应条件温和、操作流程短且简单易控制的优点，但是不能对晶须成长进行精确控制，操作过程中，影响因素较多，制得的硫酸钙晶须形貌和尺寸不稳定，不利于工业化。

总之，前人在脱硫石膏制备硫酸钙晶须方面开展了一些工作，但是没有涉及到对脱硫石膏进行活化处理和分步加入促溶剂、晶型控制剂，从而减少反应时间、对晶须生长过程进行精确控制、降低用酸量，因此对脱硫石膏进行机械力活化处理和分步加入促溶剂、晶型控制剂，从而开发出一种快速、精确控制晶须生长、比较环保的脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺具有很高的社会价值和意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的反应时间过长、不能对晶须生长过程进行精确控制、用酸量过多等缺陷，提供了一种机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法，该方法利用机械力活化脱硫石膏常压盐溶液法制备硫酸钙晶须，具有快速和便于精确控制晶须生长的优点，本发明为制备硫酸钙晶须提供了一个低能耗、节省时间的新方法。

实现本发明的一种机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法，按照以下步骤进行：

步骤1，磨矿

将除杂后的脱硫石膏进行磨矿，磨矿后，得到机械力活化后的脱硫石膏；其中，机械力活化后的脱硫石膏粒度为D90＝5～50μm；

步骤2，水浴加热反应

配制摩尔浓度为0.5～4mol/L的硫酸水溶液，加热至60～90℃，将机械力活化后的脱硫石膏加入硫酸水溶液中，配制得到浆料；其中，机械力活化后的脱硫石膏中脱硫石膏的质量为浆料质量的3～10％；

步骤3，加入添加剂

向浆料中加入促溶剂，进行搅拌，搅拌速率为100～200r/min，在60～90℃反应30～60min后，加入晶型控制剂，继续搅拌反应30～60min后，得到混合溶液；其中，促进剂的质量为除杂后的脱硫石膏质量的0.01～10％，晶型控制剂的质量为除杂后的脱硫石膏质量的1～10％；

步骤4，后处理

将混合溶液停止搅拌，冷却至室温，陈化2～6h后，洗涤至中性，进行真空抽滤，将抽滤后固体产物干燥完全后，得到硫酸钙晶须。

所述的步骤1中，所述的脱硫石膏为烟气脱硫石膏；

所述的除杂，具体过程为：将原料脱硫石膏在50～100℃烘干后，进行筛分，除去杂质，得到除杂后的脱硫石膏；

所述的除杂后的脱硫石膏的粒径≤0.074mm；

其中，所述的杂质为脱硫原料引入的杂质，杂质占烟气脱硫石膏的质量百分比≤2％，其成分主要为SiO₂。所述的筛分的筛子的孔径为74μm。