專利名稱：脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法。
背景技術(shù)：
由于我國煤炭資源豐富，而電力供應(yīng)中火力發(fā)電又占有很大比重，這造成大量固體廢棄物——脫硫石膏的排放和堆積。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2011年我國脫硫石膏排放量已超過7000萬噸。僅申請(qǐng)單位所在省陜西年排脫硫石膏約100萬噸，堆存量超過1000萬噸，這些堆積的脫硫石膏不僅占用大量土地，還嚴(yán)重污染周圍環(huán)境。隨著我國對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的日益重視，如何利用工業(yè)固體廢棄物制 備各種高附加值新型材料已受到各級(jí)政府的高度重視如國家發(fā)改委發(fā)布了《“十一五”資源綜合利用指導(dǎo)意見》，該意見明確以排放量大、存放量大、資源化潛力大的固體廢棄物的高效利用為資源綜合利用重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。各省、市也分別制定了工業(yè)固體廢棄物綜合利用的相關(guān)政策，均把發(fā)展節(jié)能利廢的新材料、新工藝納入國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃，以鼓勵(lì)利用以各種工業(yè)廢渣為原料開發(fā)生產(chǎn)高附加值的新型材料。鑒于我國脫硫石膏的綜合利用剛剛起步，人們對(duì)其高附加值利用和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力認(rèn)識(shí)也普遍不足，目前的研究多將脫硫石膏用來制備石膏板等低附加值的建筑材料。硫酸鈣單晶是石膏的一種高附加值產(chǎn)品，但國內(nèi)硫酸鈣晶須的生產(chǎn)原料多以優(yōu)質(zhì)生石膏為原料。其中無水硫酸鈣晶須的生產(chǎn)成本過高(需在600°C左右高溫條件下煅燒)，而低溫生產(chǎn)的半水硫酸鈣晶須在潮濕環(huán)境中易水化導(dǎo)致其應(yīng)用受限。而已有專利中僅利用脫硫石膏制備硫酸鈣晶須，對(duì)其它形貌的半水硫酸鈣單晶鮮見報(bào)導(dǎo)，對(duì)脫硫石膏中的漂珠回收也未見報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是—種利用脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法，包括如下步驟a.先將脫硫石膏進(jìn)行篩分得到篩下產(chǎn)物漂珠；b.在所得篩上產(chǎn)物中加入硫酸溶解篩上產(chǎn)物中的酸溶物，然后清洗沉淀物，再通過離心分離，獲得二水硫酸鈣；C.將二水硫酸鈣配置成質(zhì)量濃度為5%的懸浮液置于反應(yīng)釜內(nèi)，然后加入晶形控制劑進(jìn)行水熱反應(yīng)，獲得不同形貌的半水硫酸鈣懸浮液；d.將所得半水硫酸鈣懸浮液進(jìn)行過濾和烘干，獲得不同形貌的半水硫酸鈣單晶。所述步驟a中篩分具體是采用目數(shù)為1600目的細(xì)篩進(jìn)行濕篩，并將篩下產(chǎn)物過濾和干燥。
所述步驟b中加入硫酸常溫反應(yīng)30min后，再進(jìn)行離心。所述步驟c中晶形控制劑為檸檬酸，加入量為二水硫酸鈣質(zhì)量的O. 02 O. 1%。當(dāng)檸檬酸加入量為O. 025%，反應(yīng)時(shí)間20min，反應(yīng)溫度為60°C、80°C和130°C時(shí)，可分別得到板狀、板狀/纖維狀、纖維狀的半水硫酸鈣單晶。當(dāng)檸檬酸加入量為O. 025%，反應(yīng)溫度為115°C，反應(yīng)時(shí)間為5min、10min、20min時(shí)，可分別得到板狀、板狀/纖維狀、纖維狀的半水硫酸鈣單晶。當(dāng)檸檬酸加入量為O. 025%，反應(yīng)時(shí)間20min，反應(yīng)溫度為115°C，二水硫酸鈣懸浮液濃度為O. 255%和5%時(shí)，可分別得到板狀/纖維狀、纖維狀的半水硫酸鈣單晶。所述步驟c中水熱反應(yīng)的條件是反應(yīng)溫度60 130°C、反應(yīng)時(shí)間5 20min。所述脫硫石膏的主要成分為Ca033.23%, Si025. 18%, Α12032· 86%, C2. 08%，其余為雜質(zhì)，以上百分?jǐn)?shù)為重量百分比。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是綜合利用率較高，可實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫石膏中的漂珠及硫酸鈣的綜合回收，其中漂珠的回收率大于98%，而硫酸鈣的回收率不低于99%。此外，所得半水硫酸鈣單晶形貌包括板狀及纖維狀，可滿足不同材料對(duì)增強(qiáng)組元形貌的要求。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中制得漂珠的電鏡圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例中制得板狀-纖維狀半水硫酸鈣單晶的電鏡圖 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中制得板狀半水硫酸鈣單晶的電鏡圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例中制得纖維狀半水硫酸鈣單晶的電鏡圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1脫硫石膏的組成為Ca033. 23重量％，Si025. 18重量％，Α12032· 86重量％，C2. 08重量％。取500g脫硫石膏，先將脫硫石膏采用目數(shù)為1600目的細(xì)篩進(jìn)行濕篩，然后將篩下產(chǎn)物過濾和干燥，獲得漂珠20g。將多次濕篩后獲得的篩上產(chǎn)物500g放入容器內(nèi)，使用硫酸進(jìn)行酸浸和清洗，通過離心分離，獲得536g 二水硫酸鈣。再將獲得的二水硫酸鈣500g配成懸浮液(質(zhì)量濃度為5%)置入反應(yīng)釜內(nèi)，加入晶形控制劑檸檬酸(添加量為O. 020%，相對(duì)于二水硫酸鈣質(zhì)量)，加溫至115°C，反應(yīng)20分鐘，并進(jìn)行過濾，干燥(100°C下)30分鐘。獲得纖維狀半水硫酸鈣單晶500g。實(shí)施例2脫硫石膏的組成為Ca033. 23重量％，Si025. 18重量％，Α12032· 86重量％，C2. 08重量％。取500g脫硫石膏，先將脫硫石膏進(jìn)行篩分分離，獲得漂珠20g。將多次濕篩獲得的篩上產(chǎn)物500g放入容器內(nèi)，使用硫酸進(jìn)行酸浸和清洗，通過離心分離，獲得536g 二水硫酸鈣。再將獲得的二水硫酸鈣500g配成懸浮液(質(zhì)量濃度為5%)置入反應(yīng)釜內(nèi)，加入晶形控制劑檸檬酸(添加量為O. 050 %，相對(duì)于二水硫酸鈣質(zhì)量)，加溫至115°C，反應(yīng)20分鐘，并進(jìn)行過濾，干燥(100°C下)30分鐘。獲得板狀和纖維狀半水硫酸鈣單晶500g。實(shí)施例3脫硫石膏的組成為Ca033. 23重量％，Si025. 18重量％，Α12032· 86重量％，C2. 08重量％。取500g脫硫石膏，先將脫硫石膏進(jìn)行篩分分離，獲得漂珠20g。將多次濕篩獲得的篩上產(chǎn)物500g放入容器內(nèi)，使用硫酸進(jìn)行酸浸和清洗，通過離心分離，獲得536g 二水硫酸鈣。再將獲得的二水硫酸鈣500g配成懸浮液(質(zhì)量濃度為5%)置入反應(yīng)釜內(nèi)，加入晶形控制劑檸檬酸(添加量為O. 10 %，相對(duì)于二水硫酸鈣質(zhì)量)，加溫至115°C，反應(yīng)20分鐘，并進(jìn)行過濾，干燥(100°C下)30分鐘。獲得板狀半水硫酸鈣單晶500g。實(shí)施例4脫硫石膏的組成為Ca033. 23重量％，Si025. 18重量％，Α12032· 86重量％，C2. 08重量％。取500g脫硫石膏，先將脫硫石膏進(jìn)行篩分分離，獲得漂珠20g。將多次濕篩獲得的篩上產(chǎn)物500g放入容器內(nèi)，使用硫酸進(jìn)行酸浸和清洗，通過離心分離，獲得536g 二水硫酸鈣。再將獲得的二水硫酸鈣500g配成懸浮液(質(zhì)量濃度為5%)置入反應(yīng)釜內(nèi)，加入晶形控制劑檸檬酸(添加量為O. 025 %，相對(duì)于二水硫酸鈣質(zhì)量)，加溫至60°C，反應(yīng)20分鐘，并進(jìn) 行過濾，干燥(100°C下)30分鐘。獲得板狀半水硫酸鈣單晶500g。實(shí)施例5脫硫石膏的組成為Ca033. 23重量％，Si025. 18重量％，Α12032· 86重量％，C2. 08重量％。取500g脫硫石膏，先將脫硫石膏進(jìn)行篩分分離，獲得漂珠20g。將多次濕篩獲得的篩上產(chǎn)物500g放入容器內(nèi)，使用硫酸進(jìn)行酸浸和清洗，通過離心分離，獲得536g 二水硫酸鈣。再將獲得的二水硫酸鈣500g配成懸浮液(質(zhì)量濃度為5%)置入反應(yīng)釜內(nèi)，加入晶形控制劑檸檬酸(添加量為O. 025 %，相對(duì)于二水硫酸鈣質(zhì)量)，加溫至80°C，反應(yīng)20分鐘，并進(jìn)行過濾，干燥(100°C下)30分鐘。獲得板狀和纖維狀半水硫酸鈣單晶500g。實(shí)施例6脫硫石膏的組成為Ca033. 23重量％，Si025. 18重量％，Α12032· 86重量％，C2. 08重量％。取500g脫硫石膏，先將脫硫石膏進(jìn)行篩分分離，獲得漂珠20g。將多次濕篩獲得的篩上產(chǎn)物500g放入容器內(nèi)，使用硫酸進(jìn)行酸浸和清洗，通過離心分離，獲得536g 二水硫酸鈣。再將獲得的二水硫酸鈣500g配成懸浮液(質(zhì)量濃度為5%)置入反應(yīng)釜內(nèi)，加入晶形控制劑檸檬酸(添加量為O. 025%,相對(duì)于二水硫酸鈣質(zhì)量)，加溫至130°C，反應(yīng)20分鐘，并進(jìn)行過濾，干燥(100°C下)30分鐘。獲得纖維狀半水硫酸鈣單晶500g。實(shí)施例7脫硫石膏的組成為Ca033. 23重量％，Si025. 18重量％，Α12032· 86重量％，C2. 08重量％。取500g脫硫石膏，先將脫硫石膏進(jìn)行篩分分離，獲得漂珠20g。將多次濕篩獲得的篩上產(chǎn)物500g放入容器內(nèi)，使用硫酸進(jìn)行酸浸和清洗，通過離心分離，獲得536g 二水硫酸鈣。再將獲得的二水硫酸鈣500g配成懸浮液(質(zhì)量濃度為10%)置入反應(yīng)釜內(nèi)，加入晶形控制劑檸檬酸(添加量為O. 025%，相對(duì)于二水硫酸鈣質(zhì)量)，加溫至115°C，反應(yīng)5分鐘，并進(jìn)行過濾，干燥(100°C下)30分鐘。獲得顆粒狀半水硫酸鈣單晶500g。實(shí)施例8脫硫石膏的組成為Ca033. 23重量％，Si025. 18重量％，Α12032· 86重量％，C2. 08重量％。取500g脫硫石膏，先將脫硫石膏進(jìn)行篩分分離，獲得漂珠20g。將多次濕篩獲得的篩上產(chǎn)物500g放入容器內(nèi)，使用硫酸進(jìn)行酸浸和清洗，通過離心分離，獲得536g 二水硫酸鈣。再將獲得的二水硫酸鈣500g配成懸浮液(質(zhì)量濃度為2. 5%)置入反應(yīng)釜內(nèi)，加入晶形控制劑檸檬酸(添加量為O. 025%，相對(duì)于二水硫酸鈣質(zhì)量)，加溫至115°C，反應(yīng)5分鐘，并進(jìn)行過濾，干燥(100°c下)30分鐘。獲得纖維狀半水硫酸鈣單晶500g。上述實(shí)施例中所得漂珠的電鏡照片如圖1所示，其形貌為空心球狀，密度為O. 42 — O. 72g/cm3。利用本發(fā)明的方法，分別通過控制晶形控制劑的加入量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度以及二水硫酸鈣懸浮液濃度，均可實(shí)現(xiàn)制備不同形貌的半水硫酸鈣單晶。上述實(shí)施例中所得板狀-纖維狀半水硫酸鈣單晶的電鏡照片如圖2所示，板狀半 水硫酸鈣單晶的電鏡照片如圖3所示，纖維狀半水硫酸鈣單晶的電鏡照片如圖4所示。各種形貌半水硫酸鈣單晶密度為2. 90 - 3. 2g/cm3。
權(quán)利要求
1.一種利用脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法，其特征在于，包括如下步驟 a.先將脫硫石膏進(jìn)行篩分得到篩下產(chǎn)物漂珠； b.在所得篩上產(chǎn)物中加入硫酸溶解篩上產(chǎn)物中的酸溶物，然后清洗沉淀物，再通過離心分離，獲得二水硫酸鈣； c.將二水硫酸鈣配置成質(zhì)量濃度為5%的懸浮液置于反應(yīng)釜內(nèi)，然后加入晶形控制劑進(jìn)行水熱反應(yīng)，獲得不同形貌的半水硫酸鈣懸浮液； d.將所得半水硫酸鈣懸浮液進(jìn)行過濾和烘干，獲得不同形貌的半水硫酸鈣單晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法，其特征在于，所述步驟a中篩分具體是采用目數(shù)為1600目的細(xì)篩進(jìn)行濕篩，并將篩下產(chǎn)物過濾和干燥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法，其特征在于，所述步驟b中加入硫酸常溫反應(yīng)30min后，再進(jìn)行離心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法，其特征在于，所述步驟c中晶形控制劑為檸檬酸，加入量為二水硫酸鈣質(zhì)量的0. 02 0.1%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述利用脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法，其特征在于，當(dāng)檸檬酸加入量為0. 025%，反應(yīng)時(shí)間20min，反應(yīng)溫度為60°C、80°C和130°C時(shí)，可分別得到板狀、板狀/纖維狀、纖維狀的半水硫酸鈣單晶。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述利用脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法，其特征在于，當(dāng)檸檬酸加入量為0. 025%，反應(yīng)溫度為115°C，反應(yīng)時(shí)間為5min、10min、20min時(shí)，可分別得到板狀、板狀/纖維狀、纖維狀的半水硫酸鈣單晶。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述利用脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法，其特征在于，當(dāng)檸檬酸加入量為0. 025%，反應(yīng)時(shí)間20min，反應(yīng)溫度為115°C，二水硫酸鈣懸浮液濃度為0. 255%和5%時(shí)，可分別得到板狀/纖維狀、纖維狀的半水硫酸鈣單晶。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法，其特征在于，所述步驟c中水熱反應(yīng)的條件是反應(yīng)溫度60 130°C、反應(yīng)時(shí)間5 20mino
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法，其特征在于，所述脫硫石膏的主要成分為Ca033. 23%, Si025. 18%, Al2032. 86 %,C2. 08%，其余為雜質(zhì)，以上百分?jǐn)?shù)為重量百分比。
全文摘要
一種利用脫硫石膏回收漂珠及制備不同形貌半水硫酸鈣單晶的方法，先將脫硫石膏進(jìn)行篩分即可得到篩下產(chǎn)物漂珠；然后篩上產(chǎn)物中加入硫酸溶解篩上產(chǎn)物中的酸溶物，清洗沉淀物，再通過離心分離，獲得二水硫酸鈣；接著將二水硫酸鈣配置成質(zhì)量濃度為5％的懸浮液置于反應(yīng)釜內(nèi)，加入晶形控制劑進(jìn)行水熱反應(yīng)，獲得不同形貌的半水硫酸鈣懸浮液；最后將所得半水硫酸鈣懸浮液進(jìn)行過濾和烘干，獲得不同形貌的半水硫酸鈣單晶，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫石膏中的漂珠及硫酸鈣的綜合回收，其中漂珠的回收率大于98％，而硫酸鈣的回收率不低于99％，此外，所得半水硫酸鈣單晶形貌包括板狀及纖維狀，可滿足不同材料對(duì)增強(qiáng)組元形貌的要求。
文檔編號(hào)C30B7/10GK102995102SQ20121048453
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者王宇斌, 何廷樹, 陳暢, 吳常平, 王花, 張威, 余樂 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)