一种工业副产石膏制备无水硫酸钙晶须的方法

一种工业副产石膏制备无水硫酸钙晶须的方法

　　技术领域

　　本发明属于化工技术领域，具体涉及一种工业副产石膏制备无水硫酸钙晶须的方法。

　　背景技术

　　工业副产石膏包括磷石膏，脱硫石膏，氟石膏，冶金烟气脱硫石膏，盐石膏等，其中脱硫石膏由于品位高，大量应用于水泥缓凝剂和生产建筑石膏粉（S），氟石膏和盐石膏产量较少，对环境影响也小。在上述工业副产石膏中，磷石膏由于产量大，品位低和杂质多特点，工业化应用受限，是对环境影响最大工业废渣之一。因此，对磷石膏的资源化综合利用具有很重要的资源和环境意义。

　　硫酸钙晶须，别名石膏晶须，又称石膏纤维，白色蓬松状固体，是指一定条件下以单晶形式生长的形状类似短纤维的须状单晶体，其强度接近材料原子间价健的理论强度。其主要性质如下：（1）具有优良的力学性质：其断面多为六角形、斜方形、三角形或薄带形，不同于玻璃纤维等的圆形断面，大大增加了长径比，能满足增加塑料、防火板材长径比（30—100）的要求；抗张强度为玻璃纤维的5—10倍；温度升高时不分解软化，强度几乎无损失，可应用于防火材料；无疲劳效应，被磨成粉未、切断后，强度也不受损失。（2）具有很好的稳定性和相容性，优良平滑性，再生性能好。（3）毒性低：与其他晶须相比，毒性最低。（4）成本低：硫酸钙晶须国内市场价格为6—12元/kg，仅为碳化硅晶须的1/300—1/200。在建筑、医药、塑料、橡胶和环境保护领域都有重要的用途，目前较多地用作复合材料增强组元。

　　公开号为CN102115142A的中国发明专利申请，公开了一种工业硫酸钙的制备方法。该方法以磷石膏为原料，先水洗去除可溶性杂质，再利用过量盐酸去除不溶性磷酸盐和其他不溶性杂质，最后过滤分离得到提纯后的工业硫酸钙。该方法需要使用过量的盐酸去除磷石膏中的二氧化硅，以提高磷石膏中二水硫酸钙的含量。

　　公开号为CN104562180A的中国发明专利申请，公开了一种用磷石膏制备硫酸钙晶须的方法。该方法以磷石膏矿粉与稀酸，在一定温度下反应，将磷石膏中的二水硫酸钙完全溶于稀酸中，再通过降温使二水硫酸钙重结晶的方法制备硫酸钙晶须。该方法需要大量酸浸出，对设备腐蚀严重，晶化反应时间长，同时后续获得的产品pH 较低需要大量的工艺水进行洗涤，对环境影响较大。

　　发明内容

　　本发明的目的旨在解决现有工业副产石膏制备硫酸钙晶须中存在的工艺复杂、晶须产品不稳定、生产成本高等技术问题，利用硫酸钙在酸溶液中溶解度大特点，提供一种工业副产石膏制备无水硫酸钙晶须的方法。

　　一种工业副产石膏制备无水硫酸钙晶须的方法，包括以下步骤。

　　步骤一 按重量计，将6—45份工业副产石膏与100份浓度为20—30%的酸溶液混合，加热到85—96℃使石膏中的硫酸钙溶解后，趁热过滤，并将滤液pH值调整为2.0—5.0。

　　步骤二 按溶解石膏重量计，向步骤一中的滤液中加入0.1—5份转晶剂，然后将滤液转入反应釜中，在反应温度为95—160℃、压力为0.2—0.6MPa下，反应2—4h，快速过滤、脱水后，将制得的晶须转入800℃高温炉焙烧，即得无水硫酸钙晶须。

　　所述步骤一中的工业副产石膏为脱硫石膏、磷石膏、盐石膏中的一种或多种混合。

　　所述步骤一中的酸溶液为盐酸溶液。

　　所述步骤二中的转晶剂为氯化镁、氯化铁、氯化铝。

　　本发明的有益效果：工艺简单、对石膏原料要求较低、生产成本低，制得晶须后的滤液可循环利用。

　　附图说明

　　图1为工艺流程图。

　　图2为无水硫酸钙晶须SEM图谱。

　　具体实施方式

　　实施例1 一种工业副产石膏制备无水硫酸钙晶须的方法，包括以下步骤。

　　步骤一 按重量计，将6份脱硫石膏与100份浓度为25%的盐酸溶液混合，升温到85℃，待石膏中的硫酸钙溶解后，趁热过滤，并将滤液pH值调整为2.0。

　　步骤二 按溶解石膏重量计，向步骤一中的滤液加入0.5份氯化镁，然后将滤液转入反应釜中，在反应温度为95℃、压力为0.2MPa下，反应4.0h，快速过滤、脱水后，将制得的晶须转入800℃高温炉焙烧，即得无水硫酸钙晶须。

　　实施例2 一种工业副产石膏制备无水硫酸钙晶须的方法，包括以下步骤。

　　步骤一 按重量计，将15份磷石膏与100份浓度为30%的盐酸溶液混合，升温到90℃，待石膏中的硫酸钙溶解后，趁热过滤，并将滤液pH值调整为5.0。

　　步骤二 按溶解石膏重量计，向步骤一中的滤液加入0.2份氯化铁，然后将滤液转入反应釜中，在反应温度为105℃、压力为0.3MPa下，反应3.0h，快速过滤、脱水后，将制得的晶须转入800℃高温炉焙烧，即得无水硫酸钙晶须。

　　实施例3 一种工业副产石膏制备无水硫酸钙晶须的方法，包括以下步骤。

　　步骤一 按重量计，将45份脱硫石膏与100份浓度为20%的盐酸溶液混合，升温到96℃，待冶金烟气脱硫石膏中的硫酸钙溶解后，趁热过滤，并将滤液pH值调整为3.0。

　　步骤二 按溶解石膏重量计，向步骤一中的滤液加入0.8份氯化铝，然后将滤液转入反应釜中，在反应温度为120℃、压力为0.4MPa下，反应2.5h，快速过滤、脱水后，将制得的晶须转入800℃高温炉焙烧，即得无水硫酸钙晶须。

　　实施例4 一种工业副产石膏制备无水硫酸钙晶须的方法，包括以下步骤。

　　步骤一 按重量计，将10份磷石膏、15脱硫石膏和5份盐石膏混合物与100份浓度为25%的盐酸溶液混合，升温到95℃，待石膏中的硫酸钙溶解后，趁热过滤，并将滤液pH值调整为4.0。

　　步骤二 按溶解石膏重量计，向步骤一中的滤液加入1.2份氯化镁，然后将滤液转入反应釜中，在反应温度为140℃、压力为0.5MPa下，反应2.0h，快速过滤、脱水后，将制得的晶须转入800℃高温炉焙烧，即得无水硫酸钙晶须。

　　实施例5 一种工业副产石膏制备无水硫酸钙晶须的方法，包括以下步骤。

　　步骤一 按重量计，将10份磷石膏和10份脱硫石膏混合物与100份浓度为20%的盐酸溶液混合，升温到95℃，待石膏中的硫酸钙溶解后，趁热过滤，并将滤液pH值调整为2.0。

　　步骤二 按溶解石膏重量计，向步骤一中的滤液加入0.8份份氯化镁，然后将滤液转入反应釜中，在反应温度为160℃、压力为0.6MPa下，反应4.0h，快速过滤、脱水后，将制得的晶须转入800℃高温炉焙烧，即得无水硫酸钙晶须。

　　上述五个实施例中，所制备硫酸钙晶须具有直径细小，长径比高，形貌完整均匀。经XRD测试表明，所得晶须为无水硫酸钙晶须。扫描电镜显示晶须平均直径为2μm，平均长度200μm，白度仪测定晶须白度大于95%，常规分析结果表明，硫酸钙含量大于99.0%。