一种机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法技术

一种机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法，属于矿物加工领域。该方法包括：(1)将除杂后的脱硫石膏磨矿，得到机械力活化后的脱硫石膏其粒度为D90＝5～50μm；(2)配制稀硫酸，加热至60～90℃，将机械力活化后的脱硫石膏加入稀硫酸中，得到浆料；(3)向浆料中加入促溶剂，以100～200r/min进行搅拌，反应30～60min后，加入晶型控制剂，继续搅拌反应30～60min后，得到混合溶液；(4)将混合溶液冷却、陈化、洗涤、真空抽滤，得到硫酸钙晶须。该方法利用机械力活化脱硫石膏常压盐溶液法制备硫酸钙晶须，能够快速和精确控制晶须的生长，该方法具有低能耗、节省时间的优点。

Method for preparing calcium sulfate whisker by mechanical force activated desulfurization gypsum

The invention relates to a method for preparing calcium sulfate whisker by mechanical force activated desulfurization gypsum, belonging to the mineral processing field. The method comprises the following steps: (1) except gypsum after the impurity grinding, mechanical activation after desulfurization gypsum whose size is D90 = 5 ~ 50 m; (2) preparation of dilute sulfuric acid, heating to 60 to 90 DEG C, the desulfurization gypsum mechanical activation after adding slurry dilute sulfuric acid that; (3) is added to the slurry solutizer, in 100 ~ 200r/min to 30 ~ 60min after mixing, reaction, adding crystal control agent, stirring for 30 ~ 60min, to obtain a mixed solution; (4) the mixed solution cooling, aging, washing, vacuum filtration, by calcium sulfate whisker. The method makes use of mechanical activation to prepare calcium sulfate whisker by desulfurization gypsum solution under normal pressure salt solution. It can control the growth of whisker rapidly and accurately. This method has the advantages of low energy consumption and time saving.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于矿物加工
，具体涉及一种机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法。
技术介绍
脱硫石膏是一种化工副产品，它的大量堆积对我国的土地资源、环境等产生二次污染。而脱硫石膏的主要成分为二水石膏，可以用来制备高附加值的硫酸钙晶须。硫酸钙晶须与其它无机纤维材料相比，具有生产成本低、无毒、耐高温、机械强度高等优点，因此在近年来受到广大科研人员的重视。近年来，有许多关于利用脱硫石膏制备硫酸钙晶须的专利，主要用到的方法是水热法和常压盐溶液法。在专利CN101994153A中，通过过筛、制浆、水热反应、晶须表面改性、脱水、干燥等步骤水热法制备的改性硫酸钙晶须直径0.5～6微米，长度30～300微米，长径比15～115。在专利CN101311337中，以烟气脱硫石膏为原料，通过调浆、高温结晶、干燥等步骤，制得硫酸钙晶须长度为15～240微米，直径为0.2～4微米。在专利CN104451856A中，通过先在脱硫石膏中加入硫酸除杂、水热合成、干燥等步骤制备出的高纯度半水硫酸钙晶须平均直径约为3μm，平均长度约为150μm，平均长径比约为50。在专利CN101550602中，通过将脱硫石膏、水和媒晶剂充分混合，采用常压盐溶液法制备出直径为1～10μm，长度为140～60μm的硫酸钙晶须。在专利CN105401219A中，以浓盐酸为介质，不需要灼烧过程，可以直接通过常压酸化法合成无水硫酸钙晶须。在论文《脱硫石膏重结晶法制备硫酸钙晶须及其除砷性能初探》(参考文献：陈晓娟，杨柳春，陈曲先，张俊丰，黄研.脱硫石膏重结晶法制备硫酸钙晶须及其除砷性能初探[J]，人工晶体学报.2013，42(9)：1889～1895)中介绍了以电厂脱硫石膏为原料，利用重结晶原理制备二水硫酸钙晶须，考察了溶液过饱和度、硫酸浓度、陈化温度、时间以及降温速率对晶须生长特性的影响，虽然论文中利用降温重结晶法制备的硫酸钙晶须具有反应条件温和、操作流程短且简单易控制的优点，但是不能对晶须成长进行精确控制，操作过程中，影响因素较多，制得的硫酸钙晶须形貌和尺寸不稳定，不利于工业化。总之，前人在脱硫石膏制备硫酸钙晶须方面开展了一些工作，但是没有涉及到对脱硫石膏进行活化处理和分步加入促溶剂、晶型控制剂，从而减少反应时间、对晶须生长过程进行精确控制、降低用酸量，因此对脱硫石膏进行机械力活化处理和分步加入促溶剂、晶型控制剂，从而开发出一种快速、精确控制晶须生长、比较环保的脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺具有很高的社会价值和意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的反应时间过长、不能对晶须生长过程进行精确控制、用酸量过多等缺陷，提供了一种机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法，该方法利用机械力活化脱硫石膏常压盐溶液法制备硫酸钙晶须，具有快速和便于精确控制晶须生长的优点，本专利技术为制备硫酸钙晶须提供了一个低能耗、节省时间的新方法。实现本专利技术的一种机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法，按照以下步骤进行：步骤1，磨矿将除杂后的脱硫石膏进行磨矿，磨矿后，得到机械力活化后的脱硫石膏；其中，机械力活化后的脱硫石膏粒度为D90＝5～50μm；步骤2，水浴加热反应配制摩尔浓度为0.5～4mol/L的硫酸水溶液，加热至60～90℃，将机械力活化后的脱硫石膏加入硫酸水溶液中，配制得到浆料；其中，机械力活化后的脱硫石膏中脱硫石膏的质量为浆料质量的3～10％；步骤3，加入添加剂向浆料中加入促溶剂，进行搅拌，搅拌速率为100～200r/min，在60～90℃反应30～60min后，加入晶型控制剂，继续搅拌反应30～60min后，得到混合溶液；其中，促进剂的质量为除杂后的脱硫石膏质量的0.01～10％，晶型控制剂的质量为除杂后的脱硫石膏质量的1～10％；步骤4，后处理将混合溶液停止搅拌，冷却至室温，陈化2～6h后，洗涤至中性，进行真空抽滤，将抽滤后固体产物干燥完全后，得到硫酸钙晶须。所述的步骤1中，所述的脱硫石膏为烟气脱硫石膏；所述的除杂，具体过程为：将原料脱硫石膏在50～100℃烘干后，进行筛分，除去杂质，得到除杂后的脱硫石膏；所述的除杂后的脱硫石膏的粒径≤0.074mm；其中，所述的杂质为脱硫原料引入的杂质，杂质占烟气脱硫石膏的质量百分比≤2％，其成分主要为SiO2。所述的筛分的筛子的孔径为74μm。所述的步骤1中，所述的磨矿为干法磨矿或湿法磨矿中的一种；所述的步骤1中，所述的磨矿为干法磨矿时，采用的设备为高能行星磨，其中，球磨罐自转转速为200～400r/min，大盘转速为60～180r/min，采用高能行星磨进行干法磨矿，实现了脱硫石膏的机械力活化；所述的步骤1中，所述的磨矿为湿法磨矿时，方法为加入水配制成矿浆进行磨矿，矿浆的质量浓度为30～60wt％。所述的步骤3中，所述的促溶剂为硅酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠或硫脲中的任意一种或几种混合。所述的步骤3中，所述的晶型控制剂为氯化镁、氯化钾、硫酸钠、氯化锌、硫酸钾或氯化钠中的任意一种或几种混合。所述的步骤3中，所述的机械力活化后的脱硫石膏中脱硫石膏的质量为干基脱硫石膏质量；所述的步骤4中，所述的冷却为常温冷却、冰水冷却、机械冷却或液氮冷却中的一种；目的在于使充分溶解的硫酸钙进行重结晶。所述的步骤4中，所述的干燥，具体是将抽滤后固体产物置于60～100℃烘箱中干燥80～180min。本专利技术采用机械力活化脱硫石膏制备的硫酸钙晶须，晶须长度为120～2000μm，晶须直径为5～100μm，长径比为30～150。本专利技术为一种机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法，与现有技术相比，本专利技术的特点和有益效果是：①通过筛分过程除去大颗粒的杂质。利用高能球磨对脱硫石膏原料进行机械力活化，可以破坏其原有结构，改善其活性，有助于后续反应进行。将活化后脱硫石膏溶于稀硫酸中，可以将物料中的氧化钙杂质转化为硫酸钙，其中发生的反应是：CaO+H2SO4＝CaSO4+H2O②在硫酸钙晶须的制备过程中通过分段加入促溶剂、晶型控制剂实现了对硫酸钙晶须生长的精确控制。③加入促溶剂可以促进硫酸钙晶体在稀硫酸溶液中的溶解，并减少溶液中的硫酸用量，其中发生的反应是：④在重结晶过程中加入晶型控制剂可以加快晶体沿着晶核的(001)面单向生长速率。⑤本专利技术利用机械力活化脱硫石膏为原料，在常压盐溶液中制备硫酸钙晶须。采用的方法中，机械力活化和添加促溶剂可以有效降低反应体系中所需的能量和硫酸的用量，并减少硫酸钙溶解-重结晶所用的时间。附图说明图1为本专利技术机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺流程图；图2为本专利技术实施例所用的脱硫石膏扫描电镜图片；图3为本专利技术实施例所用的脱硫石膏的粒度分布图图4为本专利技术实施例所用的脱硫石膏的X射线衍射图谱；图5为本专利技术实施例1中机械力活化后的脱硫石膏的扫描电镜图片；图6为本专利技术实施例1制备的硫酸钙晶须能谱图；图7为本专利技术实施例1制备的硫酸钙晶须扫描电镜图；图8为本专利技术实施例2制备的硫酸钙晶须扫描电镜图；图9为本专利技术实施例3制备的硫酸钙晶须扫描电镜图；图10为本专利技术实施例4制备的硫酸钙晶须扫描电镜图；图11为本专利技术实施例5制备的硫酸钙晶须扫描电镜图。具体实施方式下面结合实施例对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤1，磨矿将除杂后的脱硫石膏进行磨矿，磨矿后，得到机械力活化后的脱硫石膏；其中，机械力活化后的脱硫石膏粒度为D90＝5～50μm；步骤2，水浴加热反应配制摩尔浓度为0.5～4mol/L的硫酸水溶液，加热至60～90℃，将机械力活化后的脱硫石膏加入硫酸水溶液中，配制得到浆料；其中，机械力活化后的脱硫石膏中脱硫石膏的质量为浆料质量的3～10％；步骤3，加入添加剂向浆料中加入促溶剂，进行搅拌，搅拌速率为100～200r/min，在60～90℃反应30～60min后，加入晶型控制剂，继续搅拌反应30～60min后，得到混合溶液；其中，促进剂的质量为除杂后的脱硫石膏质量的0.01～10％，晶型控制剂的质量为除杂后的脱硫石膏质量的1～10％；步骤4，后处理将混合溶液停止搅拌，冷却至室温，陈化2～6h后，洗涤至中性，进行真空抽滤，将抽滤后固体产物干燥完全后，得到硫酸钙晶须。

【技术特征摘要】
1.一种机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤1，磨矿将除杂后的脱硫石膏进行磨矿，磨矿后，得到机械力活化后的脱硫石膏；其中，机械力活化后的脱硫石膏粒度为D90＝5～50μm；步骤2，水浴加热反应配制摩尔浓度为0.5～4mol/L的硫酸水溶液，加热至60～90℃，将机械力活化后的脱硫石膏加入硫酸水溶液中，配制得到浆料；其中，机械力活化后的脱硫石膏中脱硫石膏的质量为浆料质量的3～10％；步骤3，加入添加剂向浆料中加入促溶剂，进行搅拌，搅拌速率为100～200r/min，在60～90℃反应30～60min后，加入晶型控制剂，继续搅拌反应30～60min后，得到混合溶液；其中，促进剂的质量为除杂后的脱硫石膏质量的0.01～10％，晶型控制剂的质量为除杂后的脱硫石膏质量的1～10％；步骤4，后处理将混合溶液停止搅拌，冷却至室温，陈化2～6h后，洗涤至中性，进行真空抽滤，将抽滤后固体产物干燥完全后，得到硫酸钙晶须。2.如权利要求1所述的机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的脱硫石膏为烟气脱硫石膏，所述的除杂，具体过程为：将原料脱硫石膏在50～100℃烘干后，进行筛分，除去杂质，得到除杂后的脱硫石膏；所述的除杂后的脱硫石膏的粒径≤0.074mm；其中，所述的杂质为脱硫原料引入的杂质，杂质占烟气脱硫石膏的质量百分比≤2％，其成分主要为SiO2。3.如权利要求1所述的机械力活化脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的磨矿为干法磨矿或湿法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，师长伟，尚超，刘福立，董庆国，闫平科，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21