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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