一種將煙氣脫硫石膏轉(zhuǎn)化為高強(qiáng)度α型半水石膏的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種將煙氣脫硫石膏轉(zhuǎn)化為高強(qiáng)度α型半水石膏的方法，先將煙氣脫硫石膏與水按照固液質(zhì)量比為1:4～10進(jìn)行混合，置于高壓反應(yīng)釜中；再加入媒晶劑六水氯化鎂和結(jié)晶習(xí)性改良劑丁二酸，合成混合漿液；再于110～120℃保溫2-3小時(shí)，完成晶型轉(zhuǎn)變，再經(jīng)過濾與洗滌制得高強(qiáng)度α型半水石膏。本發(fā)明進(jìn)一步簡化了制備工藝，降低了成本，制品的抗折強(qiáng)度達(dá)14.7MPa，抗壓強(qiáng)度達(dá)46.5MPa。本發(fā)明的實(shí)施即可減少天然石膏礦的開發(fā)，又可變廢為寶，保護(hù)環(huán)境。
【專利說明】—種將煙氣脫硫石膏轉(zhuǎn)化為高強(qiáng)度α型半水石膏的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用水熱法以煙氣脫硫石膏為主要原料，制備高強(qiáng)度α型半水石膏的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，我國的發(fā)電量逐年增加。大量的火電廠在生產(chǎn)過程中，排放大量的二氧化硫。排入大氣的二氧化硫嚴(yán)重地污染環(huán)境，破壞生態(tài)平衡，造成酸雨危害，損害人體健康，影響我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。由于環(huán)境保護(hù)的要求，全國各大熱電廠相繼安裝了煙氣脫硫裝置。這就帶來另一個(gè)環(huán)保問題:在煙氣脫硫過程中產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)物-煙氣脫硫石膏，即FGD石膏成為固體廢物.然而，煙氣脫硫石膏的品位與天然石膏相當(dāng)，含二水硫酸鈣達(dá)95%以上。以煙氣脫硫石膏為原料可以制備半水石膏。半水石膏分為α-半水石膏和β-半水石膏。α-半水石膏比半水石膏結(jié)晶致密完整，晶粒粗大均勻，水膏比低。因而有較高的強(qiáng)度，用途更加廣泛。
[0003]由煙氣脫硫石膏脫水制備α -半水石膏主要有蒸壓法、水熱法和常壓鹽溶液法。其中蒸壓法需較大的設(shè)備投資，常壓鹽溶液法是將脫硫石膏細(xì)粉加入到一定濃度的鹽溶液中，加入一些助劑，在常壓下將混合物加熱到沸騰溫度脫水制備α-半水石膏。該方法設(shè)備簡單、便于工業(yè)化。但是α-半水石膏結(jié)晶在鹽溶液中屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，在不同的溶液環(huán)境中以針狀、柱狀、粒狀等結(jié)晶形態(tài)出現(xiàn)。工藝條件難于控制。針狀α-半水石膏具有較高的水膏比，強(qiáng)度較?。欢詈椭鶢瞀?半水石膏具有較低的水膏比，強(qiáng)度較大。另外，加入較多助劑使生 產(chǎn)成本提高。在專利CN101113084A中，我們公開了常壓鹽溶液法制備形貌可控的α-半水石膏，粒狀結(jié)晶的α -半水石膏抗折強(qiáng)度達(dá)7.7MPa，抗壓強(qiáng)度達(dá)33MPa。國內(nèi)外有關(guān)研究脫硫石膏制備α -半水石膏的報(bào)告較少，其中美國專利US5562892報(bào)道了用煙氣脫硫石膏制備針狀和柱狀α -半水石膏，但其中所述的方法較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的，是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高α型半水石膏的強(qiáng)度、降低成本、簡化制備工藝，提供一種以煙氣脫硫石膏為主要原料，用水熱法制備均勻的短六方柱狀的α型半水石膏的方法。
[0005]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006]一種將煙氣脫硫石膏轉(zhuǎn)化為高強(qiáng)度α型半水石膏的方法，具有以下步驟:
[0007](I)制備脫硫石膏漿液
[0008]將煙氣脫硫石膏與水按照固液質(zhì)量比為1:4~10進(jìn)行混合，攪拌混合成淡黃色漿液即脫硫石膏漿液，然后放入250mL高壓反應(yīng)釜中；
[0009](2)向步驟(1)獲得的脫硫石膏漿液中加入媒晶劑，合成混合漿液，煙氣脫硫石膏與媒晶劑的質(zhì)量比為1:0.1~0.3，所述媒晶劑為六水氯化鎂；
[0010](3)再向步驟(2)獲得的混合漿液中加入結(jié)晶習(xí)性改良劑，煙氣脫硫石膏與結(jié)晶習(xí)性改良劑的質(zhì)量比為1:0.2%~0.5%，所述結(jié)晶習(xí)性改良劑為丁二酸；
[0011](4)轉(zhuǎn)晶
[0012] 密封高壓反應(yīng)釜，將步驟(3)得到的混合漿液在110~120°C保溫2_3小時(shí)，完成二水硫酸鈣到α型半水石膏的晶型轉(zhuǎn)變，高壓反應(yīng)釜自然降溫到80~90°C ；
[0013](5)過濾和洗滌
[0014]將步驟(4)得到的α型半水石膏的混合漿液趁熱過濾，濾餅用80°C熱自來水洗滌2~3次，于80°C烘干2~4小時(shí)，制得高強(qiáng)度α型半水石膏。
[0015]所述步驟(1)優(yōu)選的煙氣脫硫石膏與水的固液質(zhì)量比為1:8。
[0016]所述步驟(4)優(yōu)選的二水硫酸鈣到α型半水石膏的晶型轉(zhuǎn)變溫度為118°C。
[0017]本發(fā)明的有益效果:制備工藝簡單，通過水熱過程，在少量媒晶劑和結(jié)晶習(xí)性改良劑的作用下，脫硫石膏脫水，獲得了均一的長徑比小于I的短六方柱狀α型半水石膏；其抗折強(qiáng)度達(dá)14.7MPa,抗壓強(qiáng)度達(dá)46.5MPa。另外，生產(chǎn)設(shè)備簡單、便于操作控制、易于工業(yè)化、生產(chǎn)周期短，原料成本低。因此，本發(fā)明的實(shí)施即可減少天然石膏礦的開發(fā)，又可變廢為寶，保護(hù)環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是實(shí)施例1的α型半水石膏晶體形貌的SEM照片；
[0019]圖2是只添加媒晶劑沒有添加結(jié)晶習(xí)性改良劑的α型半水石骨晶體形貌的SEM照片；
[0020]圖3是既沒有添加媒晶劑也沒有添加結(jié)晶習(xí)性改良劑的α型半水石膏晶體形貌的SEM照片。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0022]實(shí)施例1
[0023]將煙氣脫硫石膏50克與200mL自來水放入250mL高壓反應(yīng)釜中，攪拌10分鐘混和形成勻質(zhì)脫硫石膏漿液；然后向反應(yīng)釜中加入9克六水氯化鎂和0.2克丁二酸，攪拌10分鐘溶解。密封高壓反應(yīng)釜并將其放入恒溫箱中，于120°C保溫2小時(shí)，完成二水硫酸鈣到α型半水石膏的晶型轉(zhuǎn)變；然后取出高壓反應(yīng)釜，室溫冷卻5分鐘，自然降溫到60°C。打開高壓反應(yīng)釜蓋子，趁熱過濾，濾餅采用500mL8(TC自來水洗滌2次，然后將洗滌后的濾餅放入80°C干燥箱內(nèi)烘干2小時(shí)，制得高強(qiáng)度α型半水石膏。
[0024]經(jīng)測試，實(shí)施例1制得的標(biāo)準(zhǔn)樣品的抗折強(qiáng)度達(dá)14.7MPa,抗壓強(qiáng)度達(dá)46.5MPa。
[0025]圖1是實(shí)施例1的α型半水石膏晶體形貌的SEM照片，既添加了媒晶劑也添加了結(jié)晶習(xí)性改良劑，其晶體的長徑比小于I。圖2是只添加了媒晶劑而沒有添加結(jié)晶習(xí)性改良劑的α型半水石膏晶體形貌的SEM照片，其晶體的長徑比大于I。圖3是既沒有添加媒晶劑也沒有添加結(jié)晶習(xí)性改良劑的α型半水石膏晶體形貌的SEM照片，為細(xì)針狀晶體，其晶體的長徑比大于I。
[0026]實(shí)施例2
[0027]將煙氣脫硫石膏40克與200mL自來水放入250mL高壓反應(yīng)釜中，攪拌10分鐘混和形成勻質(zhì)脫硫石膏漿液；然后向反應(yīng)釜中加入8克六水氯化鎂和0.16克丁二酸，攪拌10分鐘溶解。密封高壓反應(yīng)釜并將其放入恒溫箱中，于110°C保溫3小時(shí)，完成二水硫酸鈣到α型半水石膏的晶型轉(zhuǎn)變；然后取出高壓反應(yīng)釜，室溫冷卻5分鐘，自然降溫到60°C。打開高壓反應(yīng)釜蓋子，趁熱過濾，濾餅采用500mL8(TC自來水洗滌2次，然后將洗滌后的濾餅放入80°C干燥箱內(nèi)烘干2小時(shí)，制得高強(qiáng)度α型半水石膏。
[0028]經(jīng)測試，實(shí)施例2制得的標(biāo)準(zhǔn)樣品的抗折強(qiáng)度達(dá)14.0MPa,抗壓強(qiáng)度達(dá)45.2MPa。
[0029]實(shí)施例3
[0030] 將煙氣脫硫石膏45克與200mL自來水放入250mL高壓反應(yīng)釜中，攪拌10分鐘混和形成勻質(zhì)脫硫石膏漿液；然后向反應(yīng)釜中加入7克六水氯化鎂和0.15克丁二酸，攪拌10分鐘溶解。密封高壓反應(yīng)釜并將其放入恒溫箱中，于115°C保溫3小時(shí)，完成二水硫酸鈣到α型半水石膏的晶型轉(zhuǎn)變；然后取出高壓反應(yīng)釜，室溫冷卻5分鐘，自然降溫到60°C。打開高壓反應(yīng)釜蓋子，趁熱過濾，濾餅采用500mL8(TC自來水洗滌2次，然后將洗滌后的濾餅放入80°C干燥箱內(nèi)烘干2小時(shí)，制得高強(qiáng)度α型半水石膏。經(jīng)測試，實(shí)施例3制得的標(biāo)準(zhǔn)樣品的抗折強(qiáng)度達(dá)13.9MPa,抗壓強(qiáng)度達(dá)44.0MPa0
【權(quán)利要求】
1.一種將煙氣脫硫石膏轉(zhuǎn)化為高強(qiáng)度α型半水石膏的方法，具有以下步驟: (1)制備脫硫石膏漿液 將煙氣脫硫石膏與水按照固液質(zhì)量比為1:4~10進(jìn)行混合，攪拌混合成淡黃色漿液即脫硫石膏漿液，然后放入250mL高壓反應(yīng)釜中； (2)向步驟(1)獲得的脫硫石膏漿液中加入媒晶劑，合成混合漿液，煙氣脫硫石膏與媒晶劑的質(zhì)量比為1:0.1~0.3，所述媒晶劑為六水氯化鎂； (3)再向步驟(2)獲得的混合漿液中加入結(jié)晶習(xí)性改良劑，煙氣脫硫石膏與結(jié)晶習(xí)性改良劑的質(zhì)量比為1:0.2%~0.5%，所述結(jié)晶習(xí)性改良劑為丁二酸； (4)轉(zhuǎn)晶 密封高壓反應(yīng)釜，將步驟⑶得到的混合漿液在110~120°C保溫2-3小時(shí)，完成二水硫酸鈣到α型半水石膏的晶型轉(zhuǎn)變，高壓反應(yīng)釜自然降溫到80~90°C ； (5)過濾和洗滌 將步驟(4)得到的α型半水石膏的混合漿液趁熱過濾，濾餅用80°C熱自來水洗滌2~3次，于80°C烘干2~4小時(shí)，制得高強(qiáng)度α型半水石膏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種將煙氣脫硫石膏轉(zhuǎn)化為高強(qiáng)度α型半水石膏的方法，其特征在于，所述步驟(1)優(yōu)選的煙氣脫硫石膏與水的固液質(zhì)量比為1:8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種將煙氣脫硫石膏轉(zhuǎn)化為高強(qiáng)度α型半水石膏的方法，其特征在于，所述步驟(4)優(yōu)選的二水硫酸鈣到α型半水石膏的晶型轉(zhuǎn)變溫度為118°C。
【文檔編號】C04B11/02GK103979811SQ201410186215
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】孫淑清 申請人:天津大學(xué)