由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺及硫酸钙晶须

摘要

本发明公开了一种解决了现有的由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺制备出的硫酸钙晶须品质较低、用到的试剂价格较高、生产成本较高问题的由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺及硫酸钙晶须，它通过取料、球磨、配置料浆、加媒晶剂、水热反应、脱水干燥的步骤，由脱硫石膏制备出硫酸钙晶须的品质较高，直径为1～3μm，长径比为100～150，且硫酸钙晶须的直径分布与长径比变化较小，晶须表面结晶良好；本发明具有工艺简单、便于控制，所用的媒晶剂为氯化铜，价格较低，有效的降低了生产成本，利于企业的发展的优点；脱硫石膏转化率达80%以上，制得的硫酸钙晶须的杂质含量很低，为脱硫石膏的处理提出了一个高附加值、高技术、高品质利用的新途径。

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸钙晶须制备工艺，尤其涉及一种解决了现有的由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺制备出的硫酸钙晶须品质较低、用到的试剂价格较高、生产成本较高问题的由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺及硫酸钙晶须。

背景技术

近年来，由于高品质天然石膏采矿成本升高，导致硫酸钙晶须制备成本升高，而脱硫石膏却堆积严重，污染着环境。随着人们环境保护意识的加强，利用脱硫石膏制备硫酸钙晶须逐渐受到科研人员的重视。

对于利用脱硫石膏制备硫酸钙晶须，在专利CN 101994153中，通过过筛、制浆、水热反应、晶须表面改性、脱水、干燥后制备出直径为0.5～6μm，长度为30~300 μm，长径比为15~115的改性硫酸钙晶须。在专利CN 101311337A中，通过调浆、水热反应、干燥、涂饰后制备出直径为0.2～4μm，长度为15~240 μm的改性硫酸钙晶须。在专利CN 101550602A中，则以甲基二磺酸钠、硼砂、硫酸、柠檬酸钠、氯化钙、氯化镁中的二种以上为媒晶剂，然后采用常压盐溶液法制备出直径为1～10μm，长度为140～360μm的硫酸钙晶须。

对于专利CN 101994153和CN 101311337A，主要以制备～改性一体化研究为目标，改性处理后的晶须主要用于有机材料中，但是制备的晶须直径分布与长径比变化范围较宽，不易控制，制备出的晶须的品质较低，影响晶须的品质与应用。对于专利CN 101550602A则利用二种以上的有机、无机媒晶剂制备硫酸钙晶须，但是无机试剂价格较高，造成由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的生产成本高，市场的竞争力较弱。因此开发一种制备出的硫酸钙晶须品质较高、用到的试剂价格低、生产成本低的由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺及硫酸钙晶须具有很高的社会价值和意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种制备出的硫酸钙晶须品质较高、用到的试剂价格低、生产成本低的由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺及硫酸钙晶须。

本发明的目的是这样实现的：

一种由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺，其制备工艺包括如下步骤：

步骤1、取料：人工选取脱硫石膏；

步骤2、球磨：将步骤1选取的脱硫石膏送入高能球磨中球磨，球磨的介质采用蒸馏水，控制脱硫石膏、磨球、水的质量比为1︰2︰1，球磨转速为200～500r/min，球磨时间60～300min；

步骤3、配制料浆：将步骤2球磨后的料浆用水把质量浓度调整为2～10%，调节pH值为1～5，然后移入反应釜中；

步骤4、加媒晶剂：向步骤3中的反应釜内的料浆中直接加入氯化铜媒晶剂，加入的质量为干基脱硫石膏质量的0.5～5 %；

步骤5、水热反应：将步骤4加媒晶剂后的反应釜内的料浆加热至110～150℃，搅拌，搅拌的速率为100～300r/min，持续40～120min；

步骤6：脱水、干燥：将步骤5水热反应后的料浆先采用离心脱水，然后将脱水后的产物在80～200℃下干燥60～300min，制得采用氯化铜作为媒晶剂制备脱硫石膏晶须。

所述的步骤2球磨后的料浆中颗粒粒度为1.0～3.0μm。

所述的步骤3配制料浆中的pH值调节采用硫酸。

所述的由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺制备出的硫酸钙晶须，所述的硫酸钙晶须的直径1～3μm、长径比100～150、晶须直径分布与长径比变化小、晶须表面结晶良好，其通过如下步骤获得：

步骤1、取料：人工选取脱硫石膏；

步骤2、球磨：将步骤1选取的脱硫石膏送入高能球磨中球磨，球磨的介质采用蒸馏水，控制脱硫石膏、磨球、水的质量比为1︰2︰1，球磨转速为200～500r/min，球磨时间60～300min；

步骤3、配制料浆：将步骤2球磨后的料浆用水把质量浓度调整为2～10 %，调节pH值为1～5，然后移入反应釜中；

步骤4、加媒晶剂：向步骤3中的反应釜内的料浆中直接加入氯化铜媒晶剂，加入的质量为干基脱硫石膏质量的0.5～5 %；

步骤5、水热反应：将步骤4加媒晶剂后的反应釜内的料浆加热至110～150℃，搅拌，搅拌的速率为100～300r/min，持续40～120min；

步骤6：脱水、干燥：将步骤5水热反应后的料浆先采用离心脱水，然后将脱水后的产物在80～200℃下干燥60～300min，制得采用氯化铜作为媒晶剂制备脱硫石膏晶须。

所述的干基脱硫石膏为不含水的脱硫石膏。

本发明与现有技术相比有以下的优点：

本发明通过取料、球磨、配置料浆、加媒晶剂、水热反应、脱水干燥的步骤，由脱硫石膏制备出硫酸钙晶须，制备出的硫酸钙晶须的品质较高，直径为1～3μm，长径比为100～150，且硫酸钙晶须的直径分布与长径比变化较小，晶须表面结晶良好，使用的范围更广，并且本发明的工艺简单、便于控制，所用的媒晶剂为氯化铜，价格较低，有效的降低了生产成本，利于企业的发展；另外，本发明工艺的脱硫石膏转化率达80%以上，并且制得的硫酸钙晶须的杂质含量很低，这样为脱硫石膏的处理提出了一个高附加值、高技术、高品质利用的新途径，有效的解决了利用高品质天然石膏制备硫酸钙晶须成本高、不利于可持续发展的问题；同时也解决了脱硫石膏堆积严重、污染环境的问题，具有很高的社会价值和意义。

附图说明

图1为本发明的硫酸钙晶须的XRD图谱。

图2为本发明的硫酸钙晶须的放大300倍的SEM照片。

图3为本发明的硫酸钙晶须的放大3000倍的SEM照片。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺，其制备工艺包括如下步骤：

步骤1、取料：人工选取脱硫石膏；

步骤2、球磨：将步骤1选取的脱硫石膏送入高能球磨中球磨，球磨的介质采用蒸馏水，控制脱硫石膏、磨球、水的质量比为1︰2︰1，球磨转速为300r/min，球磨时间150min；

步骤3、配制料浆：将步骤2球磨后的料浆用水把质量浓度调整为5%，调节pH值为2，然后移入反应釜中；

步骤4、加媒晶剂：向步骤3中的反应釜内的料浆中直接加入氯化铜媒晶剂，加入的质量为干基脱硫石膏质量的1 %；

步骤5、水热反应：将步骤4加媒晶剂后的反应釜内的料浆加热至130℃，搅拌，搅拌的速率为300r/min，持续90min；

步骤6：脱水、干燥：将步骤5水热反应后的料浆先采用离心脱水，然后将脱水后的产物在80℃干燥300min，制得采用氯化铜作为媒晶剂制备脱硫石膏晶须。

所述的步骤2球磨后的料浆中颗粒粒度为1.0～3.0μm。

所述的步骤3配制料浆中的pH值调节采用硫酸。

所述的由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺制备出的硫酸钙晶须，所述的硫酸钙晶须的直径为1～3μm、长径比为130、晶须直径分布与长径比变化小、晶须表面结晶良好，其通过如下步骤获得：

步骤1、取料：人工选取脱硫石膏；

步骤2、球磨：将步骤1选取的脱硫石膏送入高能球磨中球磨，球磨的介质采用蒸馏水，控制脱硫石膏、磨球、水的质量比为1︰2︰1，球磨转速为300r/min，球磨时间150min；

步骤3、配制料浆：将步骤2球磨后的料浆用水把质量浓度调整为5%，调节pH值为2，然后移入反应釜中；

步骤4、加媒晶剂：向步骤3中的反应釜内的料浆中直接加入氯化铜媒晶剂，加入的质量为干基脱硫石膏质量的1 %；

步骤5、水热反应：将步骤4加媒晶剂后的反应釜内的料浆加热至130℃，搅拌，搅拌的速率为300r/min，持续90min；

步骤6：脱水、干燥：将步骤5水热反应后的料浆先采用离心脱水，然后将脱水后的产物在80℃干燥300min，制得采用氯化铜作为媒晶剂制备脱硫石膏晶须。

所述的干基脱硫石膏为不含水的脱硫石膏。

实施例2

一种由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺，其制备工艺包括如下步骤：

步骤1、取料：人工选取脱硫石膏；

步骤2、球磨：将步骤1选取的脱硫石膏送入高能球磨中球磨，球磨的介质采用蒸馏水，控制脱硫石膏、磨球、水的质量比为1︰2︰1，球磨转速为200r/min，球磨时间300min；

步骤3、配制料浆：将步骤2球磨后的料浆用水把质量浓度调整为3%，调节pH值为3，然后移入反应釜中；

步骤4、加媒晶剂：向步骤3中的反应釜内的料浆中直接加入氯化铜媒晶剂，加入的质量为干基脱硫石膏质量的2 %；

步骤5、水热反应：将步骤4加媒晶剂后的反应釜内的料浆加热至120℃，搅拌，搅拌的速率为200r/min，持续60min；

步骤6：脱水、干燥：将步骤5水热反应后的料浆先采用离心脱水，然后将脱水后的产物在120℃干燥200min，制得采用氯化铜作为媒晶剂制备脱硫石膏晶须。

所述的步骤2球磨后的料浆中颗粒粒度为1.0～3.0μm。

所述的步骤3配制料浆中的pH值调节采用硫酸。

所述的由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺制备出的硫酸钙晶须，所述的硫酸钙晶须的直径为1～3μm、长径比为150、晶须直径分布与长径比变化小、晶须表面结晶良好，其通过如下步骤获得：

步骤1、取料：人工选取脱硫石膏；

步骤2、球磨：将步骤1选取的脱硫石膏送入高能球磨中球磨，球磨的介质采用蒸馏水，控制脱硫石膏、磨球、水的质量比为1︰2︰1，球磨转速为200r/min，球磨时间300min；

步骤3、配制料浆：将步骤2球磨后的料浆用水把质量浓度调整为3%，调节pH值为3，然后移入反应釜中；

步骤4、加媒晶剂：向步骤3中的反应釜内的料浆中直接加入氯化铜媒晶剂，加入的质量为干基脱硫石膏质量的2 %；

步骤5、水热反应：将步骤4加媒晶剂后的反应釜内的料浆加热至120℃，搅拌，搅拌的速率为200r/min，持续60min；

步骤6：脱水、干燥：将步骤5水热反应后的料浆先采用离心脱水，然后将脱水后的产物在120℃干燥200min，制得采用氯化铜作为媒晶剂制备脱硫石膏晶须。

所述的干基脱硫石膏为不含水的脱硫石膏。

实施例3

一种由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺，其制备工艺包括如下步骤：

步骤1、取料：人工选取脱硫石膏；

步骤2、球磨：将步骤1选取的脱硫石膏送入高能球磨中球磨，球磨的介质采用蒸馏水，控制脱硫石膏、磨球、水的质量比为1︰2︰1，球磨转速为400r/min，球磨时间100min；

步骤3、配制料浆：将步骤2球磨后的料浆用水把质量浓度调整为8%，调节pH值为4，然后移入反应釜中；

步骤4、加媒晶剂：向步骤3中的反应釜内的料浆中直接加入氯化铜媒晶剂，加入的质量为干基脱硫石膏质量的4 %；

步骤5、水热反应：将步骤4加媒晶剂后的反应釜内的料浆加热至110℃，搅拌，搅拌的速率为150r/min，持续120min；

步骤6：脱水、干燥：将步骤5水热反应后的料浆先采用离心脱水，然后将脱水后的产物在180℃干燥100min，制得采用氯化铜作为媒晶剂制备脱硫石膏晶须。

所述的步骤2球磨后的料浆中颗粒粒度为1.0～3.0μm。

所述的步骤3配制料浆中的pH值调节采用硫酸。

所述的由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺制备出的硫酸钙晶须，所述的硫酸钙晶须的直径为1～3μm、长径比为110、晶须直径分布与长径比变化小、晶须表面结晶良好，其通过如下步骤获得：

步骤1、取料：人工选取脱硫石膏；

步骤2、球磨：将步骤1选取的脱硫石膏送入高能球磨中球磨，球磨的介质采用蒸馏水，控制脱硫石膏、磨球、水的质量比为1︰2︰1，球磨转速为400r/min，球磨时间100min；

步骤3、配制料浆：将步骤2球磨后的料浆用水把质量浓度调整为8%，调节pH值为4，然后移入反应釜中；

步骤4、加媒晶剂：向步骤3中的反应釜内的料浆中直接加入氯化铜媒晶剂，加入的质量为干基脱硫石膏质量的4 %；

步骤5、水热反应：将步骤4加媒晶剂后的反应釜内的料浆加热至110℃，搅拌，搅拌的速率为150r/min，持续120min；

步骤6：脱水、干燥：将步骤5水热反应后的料浆先采用离心脱水，然后将脱水后的产物在180℃干燥100min，制得采用氯化铜作为媒晶剂制备脱硫石膏晶须。

所述的干基脱硫石膏为不含水的脱硫石膏。

实施例4

一种由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺，其制备工艺包括如下步骤：

步骤1、取料：人工选取脱硫石膏；

步骤2、球磨：将步骤1选取的脱硫石膏送入高能球磨中球磨，球磨的介质采用蒸馏水，控制脱硫石膏、磨球、水的质量比为1︰2︰1，球磨转速为500r/min，球磨时间100min；

步骤3、配制料浆：将步骤2球磨后的料浆用水把质量浓度调整为10%，调节pH值为1，然后移入反应釜中；

步骤4、加媒晶剂：向步骤3中的反应釜内的料浆中直接加入氯化铜媒晶剂，加入的质量为干基脱硫石膏质量的5 %；

步骤5、水热反应：将步骤4加媒晶剂后的反应釜内的料浆加热至150℃，搅拌，搅拌的速率为100r/min，持续120min；

步骤6：脱水、干燥：将步骤5水热反应后的料浆先采用离心脱水，然后将脱水后的产物在200℃干燥60min，制得采用氯化铜作为媒晶剂制备脱硫石膏晶须。

所述的步骤2球磨后的料浆中颗粒粒度为1.0～3.0μm。

所述的步骤3配制料浆中的pH值调节采用硫酸。

所述的由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺制备出的硫酸钙晶须，所述的硫酸钙晶须的直径为1～3μm、长径比为100、晶须直径分布与长径比变化小、晶须表面结晶良好，其通过如下步骤获得：

步骤1、取料：人工选取脱硫石膏；

步骤2、球磨：将步骤1选取的脱硫石膏送入高能球磨中球磨，球磨的介质采用蒸馏水，控制脱硫石膏、磨球、水的质量比为1︰2︰1，球磨转速为500r/min，球磨时间100min；

步骤3、配制料浆：将步骤2球磨后的料浆用水把质量浓度调整为10%，调节pH值为1，然后移入反应釜中；

步骤4、加媒晶剂：向步骤3中的反应釜内的料浆中直接加入氯化铜媒晶剂，加入的质量为干基脱硫石膏质量的5 %；

步骤5、水热反应：将步骤4加媒晶剂后的反应釜内的料浆加热至150℃，搅拌，搅拌的速率为100r/min，持续120min；

步骤6：脱水、干燥：将步骤5水热反应后的料浆先采用离心脱水，然后将脱水后的产物在200℃干燥60min，制得采用氯化铜作为媒晶剂制备脱硫石膏晶须。

所述的干基脱硫石膏为不含水的脱硫石膏。

实施例5

一种由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺，其制备工艺包括如下步骤：

步骤1、取料：人工选取脱硫石膏；

步骤2、球磨：将步骤1选取的脱硫石膏送入高能球磨中球磨，球磨的介质采用蒸馏水，控制脱硫石膏、磨球、水的质量比为1︰2︰1，球磨转速为500r/min，球磨时间60min；

步骤3、配制料浆：将步骤2球磨后的料浆用水把质量浓度调整为2 %，调节pH值为5，然后移入反应釜中；

步骤4、加媒晶剂：向步骤3中的反应釜内的料浆中直接加入氯化铜媒晶剂，加入的质量为干基脱硫石膏质量的0.5 %；

步骤5、水热反应：将步骤4加媒晶剂后的反应釜内的料浆加热至130℃，搅拌，搅拌的速率为250r/min，持续40min；

步骤6：脱水、干燥：将步骤5水热反应后的料浆先采用离心脱水，然后将脱水后的产物在150℃干燥60min，制得采用氯化铜作为媒晶剂制备脱硫石膏晶须。

所述的步骤2球磨后的料浆中颗粒粒度为1.0～3.0μm。

所述的步骤3配制料浆中的pH值调节采用硫酸。

所述的由脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺制备出的硫酸钙晶须，所述的硫酸钙晶须的直径为1～3μm、长径比为120、晶须直径分布与长径比变化小、晶须表面结晶良好，其通过如下步骤获得：

步骤1、取料：人工选取脱硫石膏；

步骤2、球磨：将步骤1选取的脱硫石膏送入高能球磨中球磨，球磨的介质采用蒸馏水，控制脱硫石膏、磨球、水的质量比为1︰2︰1，球磨转速为500r/min，球磨时间60min；

步骤3、配制料浆：将步骤2球磨后的料浆用水把质量浓度调整为2 %，调节pH值为5，然后移入反应釜中；

步骤4、加媒晶剂：向步骤3中的反应釜内的料浆中直接加入氯化铜媒晶剂，加入的质量为干基脱硫石膏质量的0.5 %；

步骤5、水热反应：将步骤4加媒晶剂后的反应釜内的料浆加热至130℃，搅拌，搅拌的速率为250r/min，持续40min；

步骤6：脱水、干燥：将步骤5水热反应后的料浆先采用离心脱水，然后将脱水后的产物在150℃干燥60min，制得采用氯化铜作为媒晶剂制备脱硫石膏晶须。

所述的干基脱硫石膏为不含水的脱硫石膏。

对通过上述实施例制备的硫酸钙晶须做XRD得到的XRD图谱为图1、用扫描电子显微镜放大300倍和3000倍分别得到图2和图3，由XRD图谱可知，本发明的硫酸钙晶须的直径分布与长径比变化小、晶须表面结晶良好；由图2和图3可知，本发明硫酸钙晶须的直径的较细，长径比较大，长度均匀，晶须表面结晶良好。