CN101113084A - 用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏的方法,由下述步骤组成:(1)将烟气脱硫石膏与水制成水性浆液,加入媒晶剂,加热,用无机酸调节pH=1~5.5;(2)加入结晶习性改良剂和稳定剂,加热,回流,完成转晶;(3)趁热过滤,固体用热水洗涤,干燥,即制成一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏,本发明具有工艺简单、易操作、生产成本低等优点,即可减少天然原材料的开发,又可变废为宝,保护环境,通过本发明方法所生产出的α-型半水石膏,其晶体形貌可以是状针、短柱状、棒状、粒状等,可应用于各种领域,如建筑、陶瓷、航空、船舶、汽车、精密铸造等领域。
Description
技术领域
本发明涉及形貌可控的α-半水石膏的制备方法,具体地说是涉及一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏的方法。
近几年由于电力工业的快速发展,电厂烟气脱硫石膏装置建设也随之得到迅速发展,烟气脱硫石膏是湿法烟气脱硫过程中的工业副产物,该副产物呈细粉状,其中二水硫酸钙含量可高达95%,其品位与天然石膏相当。
石膏通常为含两个结晶水的硫酸钙,又称二水石膏。将二水石膏脱水加工到半水石膏,半水石膏分为α-半水石膏和β-半水石膏,α-半水石膏比β-半水石膏的结晶致密完整,晶体粗大均匀,因此强度要高,用途更广。
由二水石膏脱水制备α-半水石膏的方法较多,主要有蒸压法、水热法和常压盐溶液法等。蒸压法和水热法要求较大的设备投资和操作费用。常压盐溶液法是将粉状石膏在一定浓度的盐溶液中,在大气压下,加热到一定温度脱水而成。该法最大特点是设备简单,便于操作控制,易于工业化,是α-半水石膏研究的方向。
但是,α-半水石膏结晶在溶液中属热力学不稳定体系,在不同的溶液环境以不同结晶形态出现,有针状、柱状、板状、粒状等。α-半水石膏结晶形状对使用性能有很大的影响。如针状α-半水石膏结晶的需水量大,水化后的二水石膏制品强度低,而柱状和粒状的α-半水石膏结晶的需水量小,水化后的二水石膏制品强度高,因此,研究媒晶剂、结晶习性改良剂,分散剂、稳定剂、pH值对常压盐溶液中α-半水石膏晶体形貌的影响,这对α型半水石膏满足不同使用要求具有重要意义。
目前,国内外有关常压盐溶液法从烟气脱硫石膏制备α-型半水石膏的研究报道甚少,美国专利US5562892报道了用烟气脱硫石膏制备针状和柱状α-型半水石膏,其中所述的方法较为复杂。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足,提供一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏的方法。
本发明的技术方案概述如下:
一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏的方法,由下述步骤组成:(1)将烟气脱硫石膏与水按固液质量比为1∶4~10的比例制成水性浆液,加入媒晶剂,使媒晶剂为水性浆液质量的5%~21%,搅拌,加热至80~95℃,用无机酸调节pH=1~5.5;(2)加入结晶习性改良剂和稳定剂,使所述结晶习性改良剂为步骤(1)制得溶液质量的0.1%~5%,使所述稳定剂为步骤(1)制得溶液质量的0.05%~3%,加热至100℃~107℃,回流4~12小时,完成转晶;
(3)趁热过滤,固体用50℃~100℃热水洗涤,60℃~120℃干燥,即制成一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏。
还可以在步骤(2)中加入分散剂,使所述分散剂为步骤(1)制得溶液质量的0.1%~2%。
所述媒晶剂为KCl、NaCl、CaCl2或MgCl2至少一种。
所述结晶习性改良剂为丁二酸、柠檬酸、酒石酸或马来酸。
所述稳定剂为甘油、乙二醇。
所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、单硬脂酸甘油酯或乳化硅油。
本发明一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏的方法,具有工艺简单、易操作、生产成本低等优点。即可减少天然原材料的开发,又可变废为宝,保护环境,经济效益和社会效益显著,具有很好的推广价值。通过本发明方法所生产出的α-型半水石膏,其晶体形貌可以是状针、短柱状、棒状、粒状等,根据盐溶液环境不同,α-型半水石膏的结晶形貌可控。通过本发明方法所生产的α-型半水石膏可应用于各种领域,如建筑、陶瓷、航空、船舶、汽车、精密铸造等领域。
附图说明
图1为针状结晶α-型半水石膏照片;
图2为棒状结晶α-型半水石膏照片;
图3为短柱状结晶α-型半水石膏照片;
图4为粒状结晶α-型半水石膏照片;
图5为粒状结晶α-型半水石膏照片。
具体实施方式
α-型半水石膏在没有外界因素干扰的情况下,通常自由生长成针状晶体。为了改变α-型半水石膏晶体的生长习性,获得棒状、短柱状、粒状等晶体,通常在溶液中加入改变晶体生长习性的改良剂,主要采用不同价态的无机盐和有机羧酸类来改变晶体的生长习性,从对α-型半水石膏晶体形貌的影响来看,二者复合使用效果较好。某些醇类化合物对石膏脱水起阻碍作用,故可考虑作为稳定剂,以延长α-型半水石膏在结晶液中的寿命,允许晶体长大。pH值对媒晶剂的作用影响较大,某种媒晶剂仅在一定的pH值范围内有效。本发明针对现有技术的不足,设计一种突破传统方法的简便工艺,通过媒晶剂、结晶习性改良剂、稳定剂、分散剂和pH值的不同组合制备不同结晶形貌的α-型半水石膏,有针状、棒状、短柱状、粒状等。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明:
实施例1
(1)将烟气脱硫石膏与水按固液比1∶6制成水性浆液,加入MgCl2,使MgCl2为所述水性浆液质量的15%,搅拌,加热升温至85℃,用硫酸调节pH=1~2;
(2)加入丁二酸和乙二醇,使丁二酸为步骤(1)制得溶液质量的0.2%,使乙二醇为步骤(1)制得溶液质量的0.3%,升温至102℃,回流4小时,完成转晶;
(3)趁热过滤,固体用50℃~100℃热水洗涤,60℃~120℃干燥,即制成一种针状的α-半水石膏结晶。(见图1)
实施例2
(1)将烟气脱硫石膏与水按固液比1∶5制成水性浆液,加入MgCl2和KCl,使MgCl2为水性浆液质量的9%,使KCl为水性浆液质量的8%,搅拌,加热升温至90℃,用硫酸调节pH=3.5;
(2)加入柠檬酸和甘油,使柠檬酸为步骤(1)制得溶液质量的0.5%,使甘油为步骤(1)制得溶液质量的0.4%,升温至104℃,回流7小时,完成转晶;
(3)趁热过滤,固体用50~100℃热水洗涤,60~120℃干燥,即制成一种棒状α-半水石膏结晶。(见图2)
实施例3
(1)将烟气脱硫石膏与水按固液比1∶8制成水性浆液,加入MgCl2和NaCl,使MgCl2为水性浆液质量的5%,使NaCl为水性浆液质量的10%,搅拌,加热升温至95℃,用硫酸调节pH=4;
(2)加入柠檬酸和甘油,使柠檬酸为步骤(1)制得溶液质量的2%,使所述甘油为步骤(1)制得溶液质量的1.5%,升温至104℃,回流9小时,完成转晶;
(3)趁热过滤,固体用50℃~100℃热水洗涤,60℃~120℃干燥,即制成一种短柱状α一半水石膏结晶。(见图3)
实施例4
(1)将烟气脱硫石膏与水按固液比1∶10制成水性浆液,加入MgCl2和NaCl,使MgCl2为水性浆液质量的5%,使NaCl为水性浆液质量的16%,搅拌,加热升温至95℃,用硫酸调节pH=5.5;
(2)加入酒石酸和甘油,使酒石酸为步骤(1)制得溶液质量的2.5%,使甘油为步骤(1)制得溶液质量的2%,升温至105℃回流12小时,完成转晶;
(3)趁热过滤,固体用50℃~100℃热水洗涤,60℃~120℃干燥,即制成一种粒状α一半水石膏结晶。(见图4)
实施例5
(1)将烟气脱硫石膏与水按固液比1∶10制成水性浆液,加入MgCl2和NaCl,使MgCl2为水性浆液质量的5%,使NaCl为水性浆液质量的16%,搅拌,加热升温至95℃,用硫酸调节pH=5.5;
(2)加入酒石酸、甘油和十二烷基苯磺酸钠,使酒石酸为步骤(1)制得溶液质量的2.5%,使甘油为步骤(1)制得溶液质量的2%,使十二烷基苯磺酸钠为步骤(1)制得溶液质量的0.2%,升温至105℃回流12小时,完成转晶;
(3)趁热过滤,固体用50℃~100℃热水洗涤,60℃~120℃干燥,即制成一种粒状α一半水石膏结晶。(见图5)
实施例6
(1)将烟气脱硫石膏与水按固液比1∶4制成水性浆液,加入CaCl2,使CaCl2为所述水性浆液的质量的5%,搅拌,加热升温至80℃,用硫酸调节pH=1;
(2)加入马来酸、甘油和单硬脂酸甘油酯,使马来酸为步骤(1)制得溶液质量的0.1%,使甘油为步骤(1)制得溶液质量的0.05%,使单硬脂酸甘油酯为步骤(1)制得溶液质量的0.1%,升温至100℃回流5小时,完成转晶;
(3)趁热过滤,固体用50℃~100℃热水洗涤,60℃~120℃干燥,即制成一种针状α一半水石膏结晶。
实施例7
(1)将烟气脱硫石膏与水按固液比1∶8制成水性浆液,加入MgCl2和NaCl,使MgCl2为水性浆液质量的5%,使NaCl为水性浆液质量的15%,搅拌加热升温至90℃,用硫酸调节pH=5.5;
(2)加入酒石酸、甘油和乳化硅油,使所述酒石酸为步骤(1)制得溶液质量的5%,使甘油为步骤(1)制得溶液质量的3%,使乳化硅油为步骤(1)制得溶液质量的2%,升温至107℃回流12小时,完成转晶;
(3)趁热过滤,固体用50℃~100℃热水洗涤,60℃~120℃干燥,即制成一种粒状α一半水石膏结晶。
Claims (6)
1.一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏的方法,其特征是由下述步骤组成:(1)将烟气脱硫石膏与水按固液质量比为1∶4~10的比例制成水性浆液,加入媒晶剂,使所述媒晶剂为所述水性浆液质量的5%~21%,搅拌,加热至80~95℃,用无机酸调节pH=1~5.5;
(2)加入结晶习性改良剂和稳定剂,使所述结晶习性改良剂为步骤(1)制得溶液质量的0.1%~5%,使所述稳定剂为步骤(1)制得溶液质量的0.05%~3%,加热至100℃~107℃,回流4~12小时,完成转晶;
(3)趁热过滤,固体用50℃~100℃热水洗涤,60℃~120℃干燥,即制成一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏。
2.根据权利要求1所述的一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏的方法,其特征是在所述步骤(2)中加入分散剂,使所述分散剂为步骤(1)制得溶液质量的0.1%~2%。
3.根据权利要求1或2所述的一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏的方法,其特征是所述媒晶剂为KCl、NaCl、CaCl2或MgCl2至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏的方法,其特征是所述结晶习性改良剂为丁二酸、柠檬酸、酒石酸或马来酸。
5.根据权利要求1或2所述的一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏的方法,其特征是所述稳定剂为甘油或乙二醇。
6.根据权利要求2所述的一种用烟气脱硫石膏制备形貌可控的α-半水石膏的方法,其特征是所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、单硬脂酸甘油酯或乳化硅油。
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