專利名稱：一種以脫硫石膏為原料的CaSO₄晶須及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于CaS04晶須制備的技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種以脫硫石膏為原料的CaS04晶須 及其制備方法。
背景技術(shù)：
煤炭在我國能源消費中的比例為70%左右，我國S02的排放卯M來自于煤炭的燃燒。煙 氣脫硫技術(shù)是控制S02污染的主要方法，目前國內(nèi)煙氣脫硫技術(shù)中85%是濕式石灰石/石膏法 工藝，該工藝每處理ltS02會產(chǎn)生脫硫石膏2.7t 。隨著我國的火電廠裝機容量的逐年遞增， 預(yù)計到2010年，年產(chǎn)脫硫石膏和其他副產(chǎn)品石膏將超過1億噸。副產(chǎn)石膏的綜合利用不僅是 脫硫裝置正常運行的前提條件，還可減輕環(huán)境壓力，實現(xiàn)資源的合理利用。
根據(jù)脫硫石膏的性質(zhì)，可作為制備石膏晶須的原料。石膏晶須可用作中等強度的填充劑， 細徑纖維的補強效果與其他高性能增強材料的補強效果接近。石膏晶須還可用于增強塑料制 品，其產(chǎn)品的抗拉強度、彎曲強度、彈性模量和熱變形溫度均有提高。它可代替石棉作摩擦 材料，建筑材料，保溫、保冷材料等，還可部分代替玻璃纖維。硫酸鈣晶須是一種性能優(yōu)良、 無毒，價格低廉的新型功能材料，而且利用脫硫石膏制備CaS04晶須開拓了副產(chǎn)石膏利用的 新途徑。
目前，以脫硫石膏為原料制備硫酸鈣晶須主要采用在高壓反應(yīng)釜中進行水熱反應(yīng)，如"利 用煙氣脫硫石膏制備硫酸鈣晶須的方法"(CN 200810011193.5)專利技術(shù)，這種技術(shù)的缺點 是高溫加壓，對設(shè)備的抗壓強度有一定的要求，操作不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述技術(shù)缺陷，目的是提供一種操作簡單、條件溫和、生產(chǎn)成本低和可 減少環(huán)境污染的以脫硫石膏為原料的CaS04晶須及其制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是先將脫硫石膏、水和媒晶劑充分混合，形 成懸濁液，其中脫硫石膏質(zhì)量濃度為1~8%，媒晶劑質(zhì)量濃度為5~20%。
再在常壓、100 128。C和攪拌速率為120 210r/min條件下或?qū)⑸鲜鰬覞嵋簲嚢? 3 小時，加入懸濁液質(zhì)量0.5 1%的硫酸鈣晶須作為晶種，反應(yīng)1 3小時，加入改性劑，或?qū)?上述懸濁液攪拌3 8小時，直接加入改性劑，上述兩種結(jié)晶方式中，改性劑加入量均為懸濁 液質(zhì)量的0.4 1%，攪拌0.5 1小時。然后抽慮，洗滌。最后
一在45 6(TC條件下干燥2~4小時，得到半水硫酸鈣晶須； 一在60 400"C條件下干燥2~4小時，得到無水可溶性硫酸鈣晶須； 一在400 800'C條件下干燥2 4小時，得到無水"死燒"硫酸鈣晶須。 所述的脫硫石膏的主要化學(xué)成分是CaO為30 35%， Si02為0.8 4%， A1203為0.5
3%， S。3為35 450/0， Fe2。3為0.1 1%，含水量為8 10%。
所述的媒晶劑為甲基二磺酸鈉、硼砂、硫酸、檸檬酸鈉、氯化鈣、氯化鎂中的二種以上。 所述的改性劑為油酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸和硼酸酯中的一種。 由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明以脫硫石膏為原料常壓鹽溶液結(jié)晶法制備CaS04晶須，
具有工藝流程短、操作簡單、條件溫和、生產(chǎn)成本低和可減少環(huán)境污染的特點，是實現(xiàn)其資
源化利用的一種有效途徑。
本發(fā)明所制備的CaS04晶須相對密度為2.96 3.2g/cm3 ，長度為140 360pm，直徑為l
10pm，改變工藝條件可以控制長徑比大小?？估瓘姸?5 20GPa，耐熱性不超過IOO(TC，莫
氏硬度為2 3。


圖1是本發(fā)明所制備的一種CaS04晶須的SEM500X結(jié)果； 圖2是本發(fā)明所制備的一種CaS04晶須的SEM20000X結(jié)果； 圖3是本發(fā)明所制備的一種CaS04晶須的EBSD結(jié)果。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的描述，并非對保護范圍的限制。 本具體實施方式
以脫硫石膏為原料，其主要化學(xué)成分是CaO為30 35。/。， SiO2為0.8
4%，八1203為0.5 3%， SCb為35 45。/。， Fe203為0.1 1%，含水量為8 10%。為避免重
復(fù)出現(xiàn)，以下各實施例中不再贅述。
實施例l
一種以脫硫石膏為原料的CaS04晶須及其制備方法先將脫硫石膏、水和媒晶劑充分混 合，形成懸濁液，其中脫硫石膏質(zhì)量濃度為1~3%，媒晶劑質(zhì)量濃度為5~9%;
在常壓、100 128。C和攪拌速率為120 160r/min條件下，將上述懸濁液攪拌3 5小時， 加入懸濁液質(zhì)量0.5 0.7%的油酸鈉，攪拌0.5 0.6小時；然后抽慮和洗滌，最后在45 60'C 條件下干燥2 4小時，得到半水硫酸鈣晶須。本實施例中的媒晶劑的成分及質(zhì)量濃度是硫酸為1~3%、氯化鈣為4~6%。
本實施例所制備的CaS04晶須，其晶須長度為280 30(Him，直徑為1 4pm，改性后的 CaS04晶須具有良好的穩(wěn)定性和相容性。 實施例2
一種以脫硫石膏為原料的CaS04晶須及其制備方法先將脫硫石膏、水和媒晶劑充分混
合，形成懸濁液，其中脫硫石膏質(zhì)量濃度為1~3%，媒晶劑質(zhì)量濃度為5~9%;
在常壓、100 128'C和攪拌速率為140 180r/min條件下將上述懸濁液攪拌1 3小時， 加入懸濁液質(zhì)量0.5 1%的硫酸鈣晶須作為晶種，反應(yīng)1~3小時，再加入懸濁液質(zhì)量0.5 0.7% 的油酸鈉，攪拌0.5 1小時。然后經(jīng)抽慮和洗滌，最后在45 6(TC條件下干燥2 4小時，得 到半水硫酸鈣晶須。
本實施例中的媒晶劑的成分及質(zhì)量濃度是硫酸為1~3%、氯化鈣為4~6%。 本實施例所制備的CaS04晶須，其晶須長度為300 350pm，直徑為1 3pm，改性后的 CaS04晶須具有良好的穩(wěn)定性和相容性。 實施例3
一種以脫硫石膏為原料的CaS04晶須及其制備方法先將脫硫石膏、水和媒晶劑充分混 合，形成懸濁液，其中脫硫石膏質(zhì)量濃度為2~5%，媒晶劑質(zhì)量濃度為8~10%。
在常壓、100 128'C和攪拌速率為140 180r/min條件下，將上述懸濁液攪拌5 7小時， 加入懸濁液質(zhì)量0.8 1%的十二垸基苯磺酸鈉，攪拌0.6 0.7小時；然后抽慮和洗滌，最后 在60 40(TC條件下干燥2~4小時，得到無水可溶性硫酸鈣晶須。
本實施例中的媒晶劑的成分及質(zhì)量濃度是硫酸為1 1.5%、氯化鈣為5 6%、氯化鎂 2 2.5%。
本實施例所制備的CaS04晶須，其晶須長度為200 240pm，直徑為3 6nm，改性后的 CaS04晶須具有良好的穩(wěn)定性和相容性。 實施例4
一種以脫硫石膏為原料的CaS04晶須及其制備方法先將脫硫石膏、水和媒晶劑充分混 合，形成懸濁液，其中脫硫石膏質(zhì)量濃度為5~7%，媒晶劑質(zhì)量濃度為10~14%;
在常壓、100 128i:和攪拌速率為160 180r/min條件下，將上述懸濁液攪拌4 6小時， 加入懸濁液質(zhì)量0.4 0.6%的硬脂酸，攪拌0.7 0.8小時；然后抽慮和洗滌，最后在400~800°C 條件下干燥2 4小時，得到無水"死燒"硫酸鈣晶須。
5本實施例中的媒晶劑成分及質(zhì)量濃度是硼砂2 3%、硫酸1.5 2%、氯化鈣為2.5 3%、 氯化鎂為4 6%。
本實施例所制備的CaS04晶須，其晶須長度為250 30(Hun,直徑為2 5nm，改性后的 CaS04晶須具有良好的穩(wěn)定性和相容性。 實施例5
一種以脫硫石膏為原料的CaS04晶須及其制備方法先將脫硫石膏、水和媒晶劑充分混 合，形成懸濁液，其中脫硫石膏質(zhì)量濃度為7~8%，媒晶劑質(zhì)量濃度為12 17%;
在常壓、100 128'C和攪拌速率為170 200r/min條件下，將上述懸濁液攪拌6 8小時， 加入懸濁液質(zhì)量0.6 0.8%的硼酸酯，攪拌0.8 1小時；然后抽慮和洗滌，最后在60 40(TC 條件下干燥2~4小時，得到無水可溶性硫酸鈣晶須；
本實施例中的媒晶劑質(zhì)量濃度是甲基二磺酸鈉為4 5%、硼砂為1 2%、硫酸為l 2%、氯化鈣為2 3%、氯化鎂為4 5%。
本實施例所制備的CaS04晶須，其晶須長度為180 22(Hun,直徑為l 3|im，改性后的 CaS04晶須具有良好的穩(wěn)定性和相容性。 實施例6
一種以脫硫石膏為原料的CaS04晶須及其制備方法先將脫硫石膏、水和媒晶劑充分混 合，形成懸濁液，其中脫硫石膏質(zhì)量濃度為2~4%，媒晶劑質(zhì)量濃度為13~20%;
在常壓、100 128。C和攪拌速率為180 210r/min條件下，將上述懸濁液攪拌5 6小時， 加入懸濁液質(zhì)量0.4 0.6°/。的油酸鈉，攪拌0.6 1小時；然后抽慮和洗滌，最后在400 80(TC 條件下干燥2 4小時，得到無水"死燒"硫酸鈣晶須。
本實施例中的媒晶劑的成分及質(zhì)量濃度是甲基二磺酸鈉3.5 5.5%、硼砂1 1.5%、硫 酸1.5 2%、擰檬酸鈉2 3%、氯化鈣4 6%、氯化鎂1 2%。
本實施例所制備的CaS04晶須，其晶須長度為160 20(Him，直徑為1 2pm，改性后的 CaS04晶須具有良好的穩(wěn)定性和相容性。
本實施例1~6，以脫硫石膏為原料常壓鹽溶液結(jié)晶法制備CaS04晶須，工藝流程短，條 件溫和，生產(chǎn)成本低，是實現(xiàn)其資源化利用的一種有效途徑。
所制備的CaS04晶須，SEM500X結(jié)果如圖1所示、SEM20000X結(jié)果如圖2所示，EBSD 結(jié)果如圖3所示，相對密度為2.96 3.2g/cm3 ，長度為160 350nm,直徑為1 6pm，改變 工藝條件可以控制長徑比大小?？估瓘姸?5 20GPa，耐熱性不超過IOOO'C，莫氏硬度2 3。
權(quán)利要求
1、一種以脫硫石膏為原料的CaSO4晶須的制備方法，其特征在于先將脫硫石膏、水和媒晶劑充分混合，形成懸濁液，其中脫硫石膏質(zhì)量濃度為1～8％，媒晶劑質(zhì)量濃度為5～20％；再在常壓、100～128℃和攪拌速率為120～210r/min條件下，或?qū)⑸鲜鰬覞嵋簲嚢?～3小時，加入懸濁液質(zhì)量0.5～1％的硫酸鈣晶須作為晶種，反應(yīng)1～3小時，加入改性劑，或?qū)⑸鲜鰬覞嵋簲嚢?～8小時，直接加入改性劑，上述兩種結(jié)晶方式中，改性劑的加入量均為懸濁液質(zhì)量的0.4～1％，攪拌0.5～1小時；然后抽慮，洗滌；最后-在45～60℃條件下干燥2～4小時，得到半水硫酸鈣晶須；-在60～400℃條件下干燥2～4小時，得到無水可溶性硫酸鈣晶須；-在400～800℃條件下干燥2～4小時，得到無水“死燒”硫酸鈣晶須。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的以脫硫石膏為原料的CaS04晶須的制備方法，其特征在于所述 的脫硫石膏的主要化學(xué)成分是CaO為30 35。/。， Si02為0.8 4%, A1203為0.5 3%， S03 為35 45%， Fe2。3為0.1 1%，含水量為8 10%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的以脫硫石膏為原料的CaS04晶須的制備方法，其特征在于所述 的媒晶劑為甲基二磺酸鈉、硼砂、硫酸、檸檬酸鈉、氯化鈣、氯化鎂中的二種以上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的以脫硫石膏為原料的CaS04晶須的制備方法，其特征在于所述 的改性劑為油酸鈉、十二垸基苯磺酸鈉、硬脂酸和硼酸酯中的一種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1~4所述的以脫硫石膏為原料的CaS04晶須的制備方法所制備的CaS04 晶須。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以脫硫石膏為原料的CaSO₄晶須及其制備方法。其技術(shù)方案是先將脫硫石膏、水和媒晶劑充分混合，形成懸濁液，其中脫硫石膏質(zhì)量濃度為1～8％，媒晶劑質(zhì)量濃度為5～20％；再在常壓、100～128℃和攪拌速率為120～210r/min條件下，或?qū)⑸鲜鰬覞嵋簲嚢?～3小時，加入懸濁液質(zhì)量0.5～1％的硫酸鈣晶須作為晶種，反應(yīng)1～3小時，加入改性劑，或?qū)⑸鲜鰬覞嵋簲嚢?～8小時，直接加入改性劑，改性劑的加入量均為懸濁液質(zhì)量的0.4～1％，攪拌0.5～1小時；然后經(jīng)抽濾、洗滌和三段干燥，可獲得三種不同類型的硫酸鈣晶須。本發(fā)明采用常壓鹽溶液結(jié)晶法制備CaSO₄晶須，工藝流程短，條件溫和，生產(chǎn)成本低，是實現(xiàn)其資源化利用的一種有效途徑。
文檔編號C30B29/62GK101550602SQ20091006215
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者吳忠標(biāo), 吳曉琴, 官寶紅, 張春桃, 童仕唐, 裘建軍 申請人:武漢科技大學(xué)