CN102230226A - 一种硫酸钙晶须的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种硫酸钙晶须的制备方法，其包括以下步骤：将白泥和水按1:3－10的重量比混合，搅拌5-10分钟，静置8－12个小时，过滤，得滤渣；将所得滤渣和蒸馏水混合，置于搅拌容器中搅拌，并不断喷淋稀硫酸溶液；当溶液的pH到7时，停止搅拌喷淋，然后过滤，得滤液；将所得滤液置于高压反应釜中，并加入硫酸钙晶种，结晶；待结晶完毕后，过滤，干燥，得硫酸钙晶须。本发明之硫酸钙晶须的制备方法，白泥的利用属于工业污染物再利用，成本低，有利于环境保护；制备过程简单，周期短，易于控制，能实现规模化生产；产品长径比大，且较均一；质量稳定。可用于橡胶、塑料及涂料的改性。
Description
技术领域
本发明涉及一种硫酸钙晶须的制备方法。
背景技术
硫酸钙晶须具有优良的力学性能，良好的相容性，优良的平滑性，再生性能好，毒性低，主要用作摩擦材料、环境工程过滤材料以及用于造纸、复合材料的填充增强、沥青改性，以及提高涂料和油漆的附着力、耐温性及绝缘性。
硫酸钙晶须分为无水硫酸钙晶须、半水硫酸钙晶须、二水硫酸钙晶须3种，其中无水硫酸钙晶须强度最高，二水硫酸钙晶须在超过110℃使用时起不到晶须的增强作用，工业应用前景较小；无水及半水硫酸钙晶须则具有较高的强度和使用价值。
硫酸钙晶须长径比也是一重要参数。如生产得到的硫酸钙晶须长径比太小，则不能起到增强作用，应用价值会大幅降低。
目前，制备硫酸钙晶须主要是以天然石膏为原料，而天然石膏是不可再生资源，无限开采将导致天然石膏资源的枯竭，中国已开始利用工业副产品如电石渣、海水制盐卤渣、烟气脱硫、柠檬酸渣、盐泥和磷石膏等制备硫酸钙晶须的研究。
目前，造纸黑液是最严重的污染源，碱回收是治理造纸黑液污染的根本途径，但是碱回收产生的大量副产品白泥会造成二次污染。白泥是碱回收苛化反应过程中产生的沉淀物，主要含有重量份数85%的硫酸钙（CaCO3）， 10%的硅酸钙（CaSiO3），及其他微量物质。白泥含有残碱，属于二次污染物，外排会造成环境污染。虽然我国学者在白泥的综合利用方面做了大量工作，如将白泥和石灰石等混合煅烧成水泥，或者将白泥制成轻质碳酸钙，但都因处理成本过高或存在技术问题没有实现大规模应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种长径比均一，长径比大，成本低，环保的硫酸钙晶须的制备方法。
本发明解决所述技术问题所采用的技术方案，包括以下步骤：
（1）将白泥和水按1:3－10（优选1∶3）的重量比混合，搅拌5-10分钟（优选8分钟），搅拌速度100-150转/分，静置8－12个小时（优选10小时），过滤，取滤渣；
（2）将步骤（1）所得滤渣和8－12倍（优选10倍）于滤渣重量的蒸馏水混合，置于搅拌容器中，搅拌，搅拌器转速45－90转/分（优选45转/分），并不断喷淋稀硫酸溶液，稀硫酸溶液质量浓度为10%－20%（优选10％）；当溶液的pH到7时，停止搅拌喷淋，搅拌喷淋时间约15-30分钟，然后过滤，得滤液；
（3）将步骤（2）所得滤液置于高压反应釜中，并加入硫酸钙晶种，用量为白泥重量的的1%－3%（优选1％），结晶温度为80℃－180℃（优选80℃），压力为2 Mpa－5Mpa（优选4 Mpa），时间为2－4小时（优选2小时）；
（4））待结晶完毕后，滤去溶液，将晶体常温干燥2－4小时（优选2小时），得硫酸钙晶须。
本发明利用酸碱中和理论，先将白泥中的水可溶性杂质用水溶解去掉，然后加稀硫酸，与白泥中的CaCO3和CaSiO3反应，生成的硅酸沉淀析出，碳酸在搅拌中分解成二氧化碳挥发掉，得到纯净的硫酸钙溶液。然后将硫酸钙溶液置于高压反应釜中，加入硫酸钙晶种，作为晶体生长的衬底,使晶体按衬底的预定生长方向生长，促进硫酸钙晶须的生长速率，并能提高晶须的长径比。
本发明之硫酸钙晶须的制备方法，具有以下优点：（1）白泥的利用属于工业污染物再利用，成本低，有利于环境保护；（2）制备过程简单，周期短，易于控制，能实现规模化生产；（3）产品长径比大，且较均一，质量稳定。
本发明制得之硫酸钙晶须特别适用于橡胶、塑料及涂料的改性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
（1）将白泥和水按1:3的重量比混合，搅拌8分钟，搅拌速度120转/分，静置10个小时，过滤，取滤渣；
（2）将步骤（1）所得滤渣和10倍于滤渣重量的蒸馏水混合，置于搅拌容器中，搅拌，搅拌器转速45转/分，并不断的喷淋稀硫酸溶液，稀硫酸质量浓度为10%；当溶液的pH到7时，停止搅拌喷淋，过滤，取滤液；
（3）将步骤（2）所得滤液置于高压反应釜中，并加入硫酸钙晶种，用量为白泥重量的1%，反应温度为80℃，反应压力为2 Mpa，反应时间为2小时；
（4）待结晶完毕后，滤去溶液，常温干燥2小时，得硫酸钙晶须产品。
所得硫酸钙晶须产品通过扫描电镜观察长径比，结果见表1。
实施例2
除白泥和水按1:7的重量比混合外，其他与实施例1相同。
实施例3
除晶种用量为白泥重量的2%外，其他与实施例1相同。
实施例4
除步骤（3）结晶反应温度为100℃外，其他与实施例1相同。
实施例5
除步骤（3）反应压力为4Mpa外，其他与实施例1相同。
实施例6
除步骤（3）反应时间为3小时外，其他与实施例1相同。
实施例7
除步骤（4）干燥时间为3小时外，其他与实施例1相同。
表1为各实施例的产率及长径比结果，实施例5具有良好的综合性能。可根据不同的工艺条件制备不同长径比的硫酸钙晶须，以适合不同场所的运用需求。
表1 各实施例的产率及长径比
| 实施例 | 产率% | 长径比 |
| 1 | 98.7 | 42:1 |
| 2 | 99.8 | 77:1 |
| 3 | 99.7 | 63:1 |
| 4 | 99.5 | 72:1 |
| 5 | 99.9 | 93:1 |
| 6 | 99.3 | 81:1 |
| 7 | 99.6 | 79:1 |
Claims (2)
1.一种硫酸钙晶须的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将白泥和水按1:3－10的重量比混合，搅拌5-10分钟，搅拌速度100-150转/分，静置8－12个小时，过滤，取滤渣；
（2）将步骤（1）所得滤渣和8－12倍于滤渣重量的蒸馏水混合，置于搅拌容器中，搅拌，搅拌器转速45－90转/分，并不断喷淋稀硫酸溶液，所述稀硫酸溶液质量浓度为10%－20%；当溶液的pH到7时，停止搅拌喷淋，然后过滤，得滤液；
（3）将步骤（2）所得滤液置于高压反应釜中，并加入硫酸钙晶种，用量为白泥重量的的1%－3%，结晶温度为80℃－180℃，压力为2 Mpa－5Mpa，时间为2－4小时；
（4）待结晶完毕后，滤去溶液，将晶体常温干燥2－4小时，得硫酸钙晶须产品。
2.根据权利要求1所述的硫酸钙晶须的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将白泥和水按1∶3的重量比混合，搅拌8分钟，搅拌速度120转/分，静置10小时，过滤，取滤渣；
（2）将步骤（1）所得滤渣和10倍于滤渣重量的蒸馏水混合，置于搅拌容器中，搅拌，搅拌器转速45转/分，并不断喷淋稀硫酸溶液，稀硫酸溶液质量浓度为10%；当溶液的pH到7时，停止搅拌喷淋，然后过滤，得滤液；
（3）将步骤（2）所得滤液置于高压反应釜中，并加入硫酸钙晶种，用量为白泥重量的的1%，结晶温度为80℃，压力为4 Mpa，时间为2小时；
（4））待结晶完毕后，滤去溶液，将晶体常温干燥2小时，得硫酸钙晶须产品。
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