[发明专利]一种脱硫石膏生产硫酸钙晶须的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其是一种脱硫石膏生产硫酸钙晶须的方法。

背景技术

产业革命后的200多年，人类社会经历了前所未有的大发展，社会生产力和科技水平都得到了极大的提升，然而这种巨大发展的背后却是资源大量消耗，特别是燃煤电厂烟气中含有大量的二氧化硫，通常采用烟气脱硫法最大程度地减少二氧化硫气体的排放量，这是世界上应用最广泛且最有效的SO2控制技术。现在世界上应用最多也最广泛的是湿法脱硫技术，它已经占据了脱硫总装机容量80%以上的比例，其中日本最多为98%，美国其次占92%，德国为90%。其中湿法中的石灰/石灰石―石膏法已经处于主导地位，脱硫石膏正是由燃煤电厂进行湿法石灰/石灰石―石膏法脱硫而产生的以CaSO4・2H2O为主要成分的工业副产物。

但是，这种石灰石—石膏湿法脱硫工艺产生的后遗症就是脱硫石膏大量堆放，这些脱硫石膏无论纯度、抗压抗拉强度、含水率均无法与天然石膏竞争，不得不占用大量的土地堆存作为废料处理。脱硫石膏长期大量堆积不仅对气候、土壤及植物产生影响，更给人类健康带来危害。此外，脱硫石膏的分解造成二次污染，因此如不及时处理，脱硫石膏遗患必将成为继二氧化硫、氮氧化物后的又一大污染源。为此，脱硫石膏的无害化、减量化和资源化利用成为当务之急。

硫酸钙晶须是一种以单晶形式生长的新型针状、具有均匀横截面、完整外形、内部结构完善的纤维亚纳米材料。其形态是由于晶体在轴向和侧面生长速率的差异造成的，晶须主要沿轴向方向的螺旋错位生长，其侧面是低能面，生长非常缓慢，通过表面扩散给晶须的尖端或基面上露头螺旋供料。硫酸钙晶须具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能。硫酸钙晶须集增强纤维和超细无机填料二者的优势于一体，可用于树脂、塑料、橡胶、涂料、油漆、造纸、沥青、摩擦和密封材料中作补强增韧剂或功能型填料；又可直接作为过滤材料、保温材料、耐火隔热材料、红外线反射材料和包覆电线的高绝缘材料。因此将脱硫石膏转化为硫酸钙晶须，将有效的消减脱硫石膏对环境的污染，同时获得高附加值产品。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种脱硫石膏生产硫酸钙晶须的方法，通过水热处理、重结晶技术，有效提高了硫酸钙晶须的纯度和生产效率，实现废弃物循环再利用，节约土地资源，消除环境和健康隐患。

本发明的技术方案：

一种脱硫石膏生产硫酸钙晶须的方法包括如下步骤：

1）将10g脱硫石膏原料粉碎至20-50目；

2）将粉碎后的脱硫石膏缓慢加入到100ml 5-10%的H₂O₂溶液中并连续搅拌20-30min，转速为80-150rpm；

3）将上述溶液过滤，取滤渣并用蒸馏水洗涤3次，去除NO₃^-离子；

4）将预处理后的脱硫石膏于105℃干燥3h后，研磨至100-200目；

5）将10g预处理后的脱硫石膏原料投入反应釜进行反应，同时加入300-400ml蒸馏水；

6）按照4-7℃/min升温速率升高至120-140℃，维持反应时间4h，同时通过200目粒径的Ca(OH)₂固体来调节体系pH=6.5-7.5；

7）反应结束后自然降压至常压状态（1atm），在80-100℃下趁热过滤可获得长径比为100-200:1的硫酸钙晶须前体；

8）向滤液中加入0.1-0.5g CaSO₄·0.5H₂O，在10-50rpm转速搅拌下快速降温至50-55℃，待不再产生沉淀后恒温过滤，滤渣即为长径比为100-200:1的硫酸钙晶须。

本发明的优点和有益效果是：

1.本发明采用H₂O₂溶液对脱硫石膏原料进行预处理，可将原料中残存的含N物质进行深度氧化，以NO₃^-离子的形式溶于水中，提高了脱硫石膏的纯度；利用Ca(OH)₂固体来调节体系的pH，不但增加体系内Ca2+浓度，有利于晶须的生长，而且不引入杂质离子，保证了体系纯度。