CN103553385A - 用烟气脱硫石膏制备高强度α-半水石膏的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料科学领域。涉及一种用烟气脱硫石膏制备高强度α-半水石膏的方法,包括下列步骤:1)脱硫石膏浆液的制备:将烟气脱硫石膏与水按固液质量比1∶4~10充分混合然后升温至80~95℃;2)加入媒晶剂制得混合浆料:按烟气脱硫石膏与媒晶剂质量比1∶0.5~1.5加入脱硫石膏浆液中,媒晶剂为六水氯化镁和六水硫酸镁的混合物,六水氯化镁和六水硫酸镁的质量比为1∶0.1~0.2;继续升温至沸腾,回流;3)加入结晶习性改良剂:按烟气脱硫石膏与结晶习性改良剂质量比1∶1%~5%加入经步骤2)获得的混合浆液中;4)转晶。本发明过程简单,可以制得均匀的短六方柱状α-半水石膏,抗折强度达14.4MPa,抗压强度达44.5MPa。
Description
技术领域
本发明属于材料科学领域。涉及到一种以烟气脱硫石膏为主要原料生产高强度α-型半水石膏的制备方法。
背景技术
近些年,由于环境保护的要求,全国各大热电厂相继安装了烟气脱硫装置。这就带来另一个环保问题:在烟气脱硫过程中产生了大量的副产物-烟气脱硫石膏,即FGD石膏成为固体废物.然而,烟气脱硫石膏含二水硫酸钙达95%以上,其品位与天然石膏相当。它能被脱水变成半水石膏。半水石膏分为α-半水石膏和β-半水石膏。α-半水石膏比β-半水石膏结晶致密完整,晶粒粗大均匀,水膏比低。因而有较高的强度,用途更加广泛。
由烟气脱硫石膏脱水制备α-半水石膏主要有蒸压法、水热法和常压盐溶液法。其中蒸压法和水热法需要较大的设备投资,而常压盐溶液法是将脱硫石膏细分加入到一定浓度的盐溶液中,加入一些助剂,在常压下将混合物加热到沸腾温度脱水制备α-半水石膏。该方法的最大特点是设备简单、操作易于控制、便于工业化。但是α-半水石膏结晶在盐溶液中属于热力学不稳定体系,在不同的溶液环境中以针状、柱状、粒状等结晶形态出现。针状α-半水石膏具有较高的水膏比,强度较小;而粒状和柱状α-半水石膏具有较低的水膏比,强度较大。在专利CN101113084A中,发明人公开了常压盐溶液法制备形貌可控的α-半水石膏,其步骤为:(1)按烟气脱硫石膏与水固液质量比为1:(4~10)的比例制成水性浆液,加入媒晶剂(为水性浆液质量的5%~21%),搅拌,加热至80~95℃,用无机酸将浆液pH调至1.0~5.5;(2)加入结晶习性改良剂和稳定剂。利用此方法,可制得的粒状结晶的α-半水石膏抗折强度达7.7MPa,抗压强度达33MPa。
发明内容
为了进一步提高所制得的α-半水石膏的强度,本发明提供一种以烟气脱硫石膏为主要原料,在大气压下采用盐溶液脱水制备α-半水石膏的方法。该方法过程简单,可以制得均匀的短六方柱状α-半水石膏,抗折强度达14.4MPa,抗压强度达44.5MPa.
本发明提供的高强度短六方柱状的α-半水石膏的制备,其技术方案主要包括以下步骤:
1)脱硫石膏浆液的制备:将烟气脱硫石膏与水按固液质量比1:4~10充分混合然后升温至80~95℃。
2)加入媒晶剂制得混合浆料:按烟气脱硫石膏与媒晶剂质量比1:0.5~1.5加入脱硫石膏浆液中,媒晶剂为六水氯化镁和六水硫酸镁的混合物,六水氯化镁和六水硫酸镁的质量比为1:0.1~0.2;继续升温至沸腾,回流。
3)加入结晶习性改良剂:按烟气脱硫石膏与结晶习性改良剂质量比1:1%~5%加入经步骤2)获得的混合浆液中。
4)转晶:将添加了结晶习性改良剂的混合浆料在沸腾温度下回流,完成二水硫酸钙到α-半水石膏的晶型转变。
5)过滤和洗涤。
作为优选实施方式,步骤1)中,将烟气脱硫石膏与水按固液质量比1:4.84充分混合;步骤2)中,将烟气脱硫石膏与水按固液质量比1:0.93充分混合;步骤3)中,加入的结晶习性改良剂为丁二酸,按烟气脱硫石膏与结晶习性改良剂质量比1:4.83%加入。
本发明的优点在于制备过程简单,通过媒晶剂和结晶习性改良剂的作用,脱硫石膏在盐溶液中脱水,获得了均一的长径比小于1的短六方柱状α-半水石膏,抗折强度达14.4MPa,抗压强度达44.5MPa.本发明的另一个特点是设备简单、便于操作控制、易于工业化、生产周期短,盐溶液可以循环使用。因此,本发明的实施即可减少天然石膏矿的开发,又可变废为宝,保护环境。
附图说明
图1α-半水石膏晶体形貌的SEM照片,晶体的长径比小于1(添加结晶习性改良剂)。
图2.α-半水石膏晶体形貌的SEM照片,晶体的长径比大于1(没有添加结晶习性改良剂)。
具体实施方案
本发明提供的高强度短六方柱状的α-半水石膏的制备,其技术方案主要包括以下步骤:
1)脱硫石膏浆液的制备:将烟气脱硫石膏与水按固液质量比1:4~10混合,搅拌1~2小时充分混合,然后升温至80~95℃。
2)加入媒晶剂制得混合浆料:按烟气脱硫石膏与媒晶剂质量比1:0.5~1.5加入经步骤1)获得的脱硫石膏浆液中,媒晶剂为六水氯化镁和六水硫酸镁的混合物,六水氯化镁和六水硫酸镁的质量比为1:0.1~0.2;继续升温至沸腾(107~108℃),回流。
3)加入结晶习性改良剂:按烟气脱硫石膏与结晶习性改良剂质量比1:1%~5%加入经步骤2)获得的混合浆液中,加入的结晶习性改良剂为丁二酸。为了避免加入丁二酸时混合浆液爆沸,预先将丁二酸制成饱和溶液。
4)转晶:将步骤3)得到的添加了结晶习性改良剂的混合浆料在沸腾温度(107~108℃)回流1~2小时,完成二水硫酸钙到α-半水石膏的晶型转变。
5)过滤和洗涤:将步骤4)得到的α-半水石膏混合浆料趁热过滤,滤饼在80℃烘干2~4小时。滤液循环使用。
下面结合一个典型的实施例对本发明进行说明。将烟气脱硫石膏62公斤与300升自来水放入反应釜中,搅拌1小时充分混和形成匀质浆液,然后升温至85℃。向反应釜中加入52公斤六水氯化镁和6公斤六水硫酸镁。搅拌溶解继续升温至沸腾(107~108℃)。将3公斤丁二酸溶解在2升水中,慢慢加入到反应釜中,开始转晶,保持温度在107~108℃,搅拌速度为60转/分。回流1.5小时后,显微镜检测表明烟气脱硫石膏完全转变成短六方柱状的α-半水石膏.趁热过滤,滤液待循环使用。滤饼用约500升80℃热自来水洗涤。洗涤后的滤饼放入80℃干燥箱烘3小时,得高强度α-半水石膏,制得得标准样品抗折强度14.4MPa,抗压强度44.5MPa.洗涤热水可循环使用。参见图1和图2,添加结晶习性改良剂后,晶体的长径比小于1,晶粒大小均一。
Claims (3)
1.一种用烟气脱硫石膏制备高强度α-半水石膏的方法,包括下列步骤:
1)脱硫石膏浆液的制备:将烟气脱硫石膏与水按固液质量比1:4~10充分混合然后升温至80~95℃。
2)加入媒晶剂制得混合浆料:按烟气脱硫石膏与媒晶剂质量比1:0.5~1.5加入脱硫石膏浆液中,媒晶剂为六水氯化镁和六水硫酸镁的混合物,六水氯化镁和六水硫酸镁的质量比为1:0.1~0.2;继续升温至沸腾,回流;
3)加入结晶习性改良剂:按烟气脱硫石膏与结晶习性改良剂质量比1:1%~5%加入经步骤2)获得的混合浆液中;
4)转晶:将添加了结晶习性改良剂的混合浆料在沸腾温度下回流,完成二水硫酸钙到α-半水石膏的晶型转变;
5)过滤和洗涤。
2.根据权利要求1所述的用烟气脱硫石膏制备高强度α-半水石膏的方法,其特征在于,步骤1)中,将烟气脱硫石膏与水按固液质量比1:4.84充分混合。
2.根据权利要求1所述的用烟气脱硫石膏制备高强度α-半水石膏的方法,其特征在于,步骤2)中,将烟气脱硫石膏与水按固液质量比1:0.93充分混合。
3.根据权利要求1所述的用烟气脱硫石膏制备高强度α-半水石膏的方法,其特征在于,步骤3)中,加入的结晶习性改良剂为丁二酸,按烟气脱硫石膏与结晶习性改良剂质量比1:4.83%加入。
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