CN103979811A - 一种将烟气脱硫石膏转化为高强度α型半水石膏的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将烟气脱硫石膏转化为高强度α型半水石膏的方法，先将烟气脱硫石膏与水按照固液质量比为1:4～10进行混合，置于高压反应釜中；再加入媒晶剂六水氯化镁和结晶习性改良剂丁二酸，合成混合浆液；再于110～120℃保温2-3小时，完成晶型转变，再经过滤与洗涤制得高强度α型半水石膏。本发明进一步简化了制备工艺，降低了成本，制品的抗折强度达14.7MPa，抗压强度达46.5MPa。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。
Description
技术领域
本发明属于材料科学领域，尤其涉及一种采用水热法以烟气脱硫石膏为主要原料，制备高强度α型半水石膏的方法。
背景技术
近年来，随着国民经济的持续快速发展，我国的发电量逐年增加。大量的火电厂在生产过程中，排放大量的二氧化硫。排入大气的二氧化硫严重地污染环境，破坏生态平衡，造成酸雨危害，损害人体健康，影响我国经济可持续发展。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，烟气脱硫石膏的品位与天然石膏相当，含二水硫酸钙达95％以上。以烟气脱硫石膏为原料可以制备半水石膏。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。其中蒸压法需较大的设备投资，常压盐溶液法是将脱硫石膏细粉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。该方法设备简单、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。工艺条件难于控制。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。另外，加入较多助剂使生产成本提高。在专利CN101113084A中，我们公开了常压盐溶液法制备形貌可控的α-半水石膏，粒状结晶的α-半水石膏抗折强度达7.7MPa,抗压强度达33MPa。国内外有关研究脱硫石膏制备α-半水石膏的报告较少，其中美国专利US5562892报道了用烟气脱硫石膏制备针状和柱状α-半水石膏，但其中所述的方法较为复杂。
发明内容
本发明目的，是在现有技术的基础上进一步提高α型半水石膏的强度、降低成本、简化制备工艺，提供一种以烟气脱硫石膏为主要原料，用水热法制备均匀的短六方柱状的α型半水石膏的方法。
本发明通过如下技术方案予以实现。
一种将烟气脱硫石膏转化为高强度α型半水石膏的方法，具有以下步骤：
(1)制备脱硫石膏浆液
将烟气脱硫石膏与水按照固液质量比为1:4～10进行混合，搅拌混合成淡黄色浆液即脱硫石膏浆液，然后放入250mL高压反应釜中；
(2)向步骤(1)获得的脱硫石膏浆液中加入媒晶剂，合成混合浆液，烟气脱硫石膏与媒晶剂的质量比为1:0.1～0.3，所述媒晶剂为六水氯化镁；
(3)再向步骤(2)获得的混合浆液中加入结晶习性改良剂，烟气脱硫石膏与结晶习性改良剂的质量比为1:0.2％～0.5％，所述结晶习性改良剂为丁二酸；
(4)转晶
密封高压反应釜，将步骤(3)得到的混合浆液在110～120℃保温2-3小时，完成二水硫酸钙到α型半水石膏的晶型转变，高压反应釜自然降温到80～90℃；
(5)过滤和洗涤
将步骤(4)得到的α型半水石膏的混合浆液趁热过滤，滤饼用80℃热自来水洗涤2～3次，于80℃烘干2～4小时，制得高强度α型半水石膏。
所述步骤(1)优选的烟气脱硫石膏与水的固液质量比为1：8。
所述步骤(4)优选的二水硫酸钙到α型半水石膏的晶型转变温度为118℃。
本发明的有益效果：制备工艺简单，通过水热过程，在少量媒晶剂和结晶习性改良剂的作用下，脱硫石膏脱水，获得了均一的长径比小于1的短六方柱状α型半水石膏；其抗折强度达14.7MPa,抗压强度达46.5MPa。另外，生产设备简单、便于操作控制、易于工业化、生产周期短，原料成本低。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1是实施例1的α型半水石膏晶体形貌的SEM照片；
图2是只添加媒晶剂没有添加结晶习性改良剂的α型半水石膏晶体形貌的SEM照片；
图3是既没有添加媒晶剂也没有添加结晶习性改良剂的α型半水石膏晶体形貌的SEM照片。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1
将烟气脱硫石膏50克与200mL自来水放入250mL高压反应釜中，搅拌10分钟混和形成匀质脱硫石膏浆液；然后向反应釜中加入9克六水氯化镁和0.2克丁二酸，搅拌10分钟溶解。密封高压反应釜并将其放入恒温箱中，于120℃保温2小时，完成二水硫酸钙到α型半水石膏的晶型转变；然后取出高压反应釜，室温冷却5分钟，自然降温到60℃。打开高压反应釜盖子，趁热过滤，滤饼采用500mL80℃自来水洗涤2次，然后将洗涤后的滤饼放入80℃干燥箱内烘干2小时，制得高强度α型半水石膏。
经测试，实施例1制得的标准样品的抗折强度达14.7MPa,抗压强度达46.5MPa。
图1是实施例1的α型半水石膏晶体形貌的SEM照片，既添加了媒晶剂也添加了结晶习性改良剂，其晶体的长径比小于1。图2是只添加了媒晶剂而没有添加结晶习性改良剂的α型半水石膏晶体形貌的SEM照片，其晶体的长径比大于1。图3是既没有添加媒晶剂也没有添加结晶习性改良剂的α型半水石膏晶体形貌的SEM照片，为细针状晶体，其晶体的长径比大于1。
实施例2
将烟气脱硫石膏40克与200mL自来水放入250mL高压反应釜中，搅拌10分钟混和形成匀质脱硫石膏浆液；然后向反应釜中加入8克六水氯化镁和0.16克丁二酸，搅拌10分钟溶解。密封高压反应釜并将其放入恒温箱中，于110℃保温3小时，完成二水硫酸钙到α型半水石膏的晶型转变；然后取出高压反应釜，室温冷却5分钟，自然降温到60℃。打开高压反应釜盖子，趁热过滤，滤饼采用500mL80℃自来水洗涤2次，然后将洗涤后的滤饼放入80℃干燥箱内烘干2小时，制得高强度α型半水石膏。
经测试，实施例2制得的标准样品的抗折强度达14.0MPa,抗压强度达45.2MPa。
实施例3
将烟气脱硫石膏45克与200mL自来水放入250mL高压反应釜中，搅拌10分钟混和形成匀质脱硫石膏浆液；然后向反应釜中加入7克六水氯化镁和0.15克丁二酸，搅拌10分钟溶解。密封高压反应釜并将其放入恒温箱中，于115℃保温3小时，完成二水硫酸钙到α型半水石膏的晶型转变；然后取出高压反应釜，室温冷却5分钟，自然降温到60℃。打开高压反应釜盖子，趁热过滤，滤饼采用500mL80℃自来水洗涤2次，然后将洗涤后的滤饼放入80℃干燥箱内烘干2小时，制得高强度α型半水石膏。经测试，实施例3制得的标准样品的抗折强度达13.9MPa,抗压强度达44.0MPa。
Claims (3)
1.一种将烟气脱硫石膏转化为高强度α型半水石膏的方法，具有以下步骤：
(1)制备脱硫石膏浆液
将烟气脱硫石膏与水按照固液质量比为1:4～10进行混合，搅拌混合成淡黄色浆液即脱硫石膏浆液，然后放入250mL高压反应釜中；
(2)向步骤(1)获得的脱硫石膏浆液中加入媒晶剂，合成混合浆液，烟气脱硫石膏与媒晶剂的质量比为1:0.1～0.3，所述媒晶剂为六水氯化镁；
(3)再向步骤(2)获得的混合浆液中加入结晶习性改良剂，烟气脱硫石膏与结晶习性改良剂的质量比为1:0.2％～0.5％，所述结晶习性改良剂为丁二酸；
(4)转晶
密封高压反应釜，将步骤(3)得到的混合浆液在110～120℃保温2-3小时，完成二水硫酸钙到α型半水石膏的晶型转变，高压反应釜自然降温到80～90℃；
(5)过滤和洗涤
将步骤(4)得到的α型半水石膏的混合浆液趁热过滤，滤饼用80℃热自来水洗涤2～3次，于80℃烘干2～4小时，制得高强度α型半水石膏。
2.根据权利要求1所述的一种将烟气脱硫石膏转化为高强度α型半水石膏的方法，其特征在于，所述步骤(1)优选的烟气脱硫石膏与水的固液质量比为1:8。
3.根据权利要求1所述的一种将烟气脱硫石膏转化为高强度α型半水石膏的方法，其特征在于，所述步骤(4)优选的二水硫酸钙到α型半水石膏的晶型转变温度为118℃。
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