專利名稱：用煙氣脫硫石膏制備形貌可控的α-半水石膏的方法
技術領域：
本發明涉及形貌可控的a -半水石膏的制備方法，具體地說是涉及一種用煙氣脫硫石膏 制備形貌可控的a -半水石膏的方法。
近幾年由于電力工業的快速發展，電廠煙氣脫硫石膏裝置建設也隨之得到迅速發展， 煙氣脫硫石膏是濕法煙氣脫硫過程中的工業副產物，該副產物呈細粉狀，其中二水硫酸鈣 含量可高達95%，其品位與天然石膏相當。
石膏通常為含兩個結晶水的硫酸鈣，又稱二水石膏。將二水石膏脫水加工到半水石膏， 半水石膏分為a -半水石膏和6 -半水石膏，a -半水石膏比e -半水石膏的結晶致密完整， 晶體粗大均勻，因此強度要高，用途更廣。
由二水石膏脫水制備a-半水石膏的方法較多，主要有蒸壓法、水熱法和常壓鹽溶液法 等。蒸壓法和水熱法要求較大的設備投資和操作費用。常壓鹽溶液法是將粉狀石膏在一定 濃度的鹽溶液中，在大氣壓下，加熱到一定溫度脫水而成。該法最大特點是設備簡單，便 于操作控制，易于工業化，是a-半水石膏研究的方向。
但是，a-半水石膏結晶在溶液中屬熱力學不穩定體系，在不同的溶液環境以不同結晶 形態出現，有針狀、柱狀、板狀、粒狀等。a-半水石膏結晶形狀對使用性能有很大的影響。 如針狀a-半水石膏結晶的需水量大，水化后的二水石膏制品強度低，而柱狀和粒狀的a-半水石膏結晶的需水量小，水化后的二水石膏制品強度高，因此，研究媒晶劑、結晶習性 改良劑，分散劑、穩定劑、pH值對常壓鹽溶液中a-半水石膏晶體形貌的影響，這對a型 半水石膏滿足不同使用要求具有重要意義。
目前，國內外有關常壓鹽溶液法從煙氣脫硫石膏制備a -型半水石膏的研究報道甚少， 美國專利US5562892報道了用煙氣脫硫石膏制備針狀和柱狀a -型半水石膏，其中所述的方 法較為復雜。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種用煙氣脫硫石膏制備形貌可控的a -半水石膏的方法。
本發明的技術方案概述如下
一種用煙氣脫硫石膏制備形貌可控的a-半水石膏的方法，由下述步驟組成(l)將煙 氣脫硫石膏與水按固液質量比為1: 4 10的比例制成水性槳液，加入媒晶劑，使媒晶劑為 水性漿液質量的5% 21%，攪拌，加熱至80 95'C，用無機酸調節pH4 5.5; (2)加入結晶習性改良劑和穩定劑，使所述結晶習性改良劑為步驟(1)制得溶液質量的
0.1% 5%，使所述穩定劑為步驟(1)制得溶液質量的0. 05% 3%，加熱至100°C 107°C, 回流4 12小時，完成轉晶； (3)趁熱過濾，固體用5CTC 10(TC熱水洗滌，60'C 12(TC干燥，即制成一種用煙氣脫 硫石膏制備形貌可控的a -半水石膏。
還可以在步驟(2)中加入分散劑，使所述分散劑為步驟(1)制得溶液質量的O. 1% 2%。
所述媒晶劑為KC1、 NaCl、 CaCl2或MgCl2至少一種。 所述結晶習性改良劑為丁二酸、檸檬酸、酒石酸或馬來酸。 所述穩定劑為甘油、乙二醇。
所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、單硬脂酸甘油酯或乳化硅油。
本發明一種用煙氣脫硫石膏制備形貌可控的a-半水石膏的方法，具有工藝簡單、易操 作、生產成本低等優點。即可減少天然原材料的開發，又可變廢為寶，保護環境，經濟效 益和社會效益顯著，具有很好的推廣價值。通過本發明方法所生產出的a-型半水石膏，其 晶體形貌可以是狀針、短柱狀、棒狀、粒狀等，根據鹽溶液環境不同，a-型半水石膏的結 晶形貌可控。通過本發明方法所生產的a-型半水石膏可應用于各種領域，如建筑、陶瓷、 航空、船舶、汽車、精密鑄造等領域。
圖l為針狀結晶a -型半水石膏照片；
圖2為棒狀結晶a -型半水石膏照片；
圖3為短柱狀結晶a -型半水石膏照片；
圖4為粒狀結晶a -型半水石膏照片；
圖5為粒狀結晶a -型半水石膏照片。
具體實施例方式
a-型半水石膏在沒有外界因素干擾的情況下，通常自由生長成針狀晶體。為了改變a -型半水石膏晶體的生長習性，獲得棒狀、短柱狀、粒狀等晶體，通常在溶液中加入改變晶 體生長習性的改良劑，主要采用不同價態的無機鹽和有機羧酸類來改變晶體的生長習性， 從對cx-型半水石膏晶體形貌的影響來看，二者復合使用效果較好。某些醇類化合物對石 膏脫水起阻礙作用，故可考慮作為穩定劑，以延長a-型半水石膏在結晶液中的壽命，允許 晶體長大。pH值對媒晶劑的作用影響較大，某種媒晶劑僅在一定的pH值范圍內有效。本 發明針對現有技術的不足，設計一種突破傳統方法的簡便工藝，通過媒晶劑、結晶習性改 良劑、穩定劑、分散劑和pH值的不同組合制備不同結晶形貌的a-型半水石膏，有針狀、 棒狀、短柱狀、粒狀等。
下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明 實施例1
(1)將煙氣脫硫石膏與水按固液比1: 6制成水性漿液，加入MgCl2，使Mg"2為所述 水性漿液質量的15%，攪拌，加熱升溫至85t:，用硫酸調節pH4 2;
(2) 加入丁二酸和乙二醇，使丁二酸為步驟(1)制得溶液質量的0.2%，使乙二醇 為步驟(1)制得溶液質量的0.3% ，升溫至102t:，回流4小時，完成轉晶；
(3) 趁熱過濾，固體用50。C 10(TC熱水洗滌，6(TC 12(TC干燥，即制成一種針狀 的a-半水石膏結晶。(見圖1)
實施例2
(1) 將煙氣脫硫石膏與水按固液比1: 5制成水性漿液，加入MgCl2和KCl，使MgCl2 為水性漿液質量的9%，使KC1為水性漿液質量的8%，攪拌，加熱升溫至9(TC，用硫酸調 節pH:3.5;
(2) 加入檸檬酸和甘油，使檸檬酸為步驟(1)制得溶液質量的0.5%，使甘油為步驟 (1)制得溶液質量的0.4%，升溫至104'C，回流7小時，完成轉晶；
(3) 趁熱過濾，固體用50 10(TC熱水洗滌，60 12(TC干燥，即制成一種棒狀a-半水石膏結晶。(見圖2)
實施例3
(1) 將煙氣脫硫石膏與水按固液比1: 8制成水性槳液，加入MgCl2和NaCl，使MgCl2 為水性漿液質量的5%，使NaCl為水性漿液質量的10%，攪拌，加熱升溫至95。C，用硫酸 調節pH=4;
(2) 加入檸檬酸和甘油，使檸檬酸為步驟(1)制得溶液質量的2%，使所述甘油為步 驟(1)制得溶液質量的1.5%，升溫至104。C，回流9小時，完成轉晶；
(3) 趁熱過濾，固體用5(TC 10CTC熱水洗滌，6(TC 12(TC干燥，即制成一種短柱 狀a—半水石膏結晶。(見圖3)
實施例4
(1) 將煙氣脫硫石膏與水按固液比1: IO制成水性漿液，加入MgCl2和NaCl，使MgCL 為水性漿液質量的5%，使NaCl為水性漿液質量的16%，攪拌，加熱升溫至95t:，用硫酸 調節p一5. 5;
(2) 加入酒石酸和甘油，使酒石酸為步驟(1)制得溶液質量的2.5%，使甘油為步驟 (1)制得溶液質量的2%，升溫至105。C回流12小時，完成轉晶；
(3) 趁熱過濾，固體用50'C 10(TC熱水洗滌，6(TC 12(TC干燥，即制成一種粒狀 a—半水石膏結晶。(見圖4)
實施例5
(1) 將煙氣脫硫石膏與水按固液比h IO制成水性漿液，加入MgCl2和NaCl，使MgCl2 為水性漿液質量的5%，使NaCl為水性漿液質量的16%，攪拌，加熱升溫至95'C，用硫酸 調節p^5. 5;
(2) 加入酒石酸、甘油和十二烷基苯磺酸鈉，使酒石酸為步驟(1)制得溶液質量的 2.5%，使甘油為步驟(1)制得溶液質量的2%，使十二烷基苯磺酸鈉為步驟(1)制得溶液 質量的0.2%，升溫至105'C回流12小時，完成轉晶；
(3) 趁熱過濾，固體用50。C 10(TC熱水洗滌，60°C 120。C干燥，即制成一種粒狀
a—半水石膏結晶。(見圖5) 實施例6
(1) 將煙氣脫硫石膏與水按固液比1: 4制成水性漿液，加入CaCl2，使CaCl2為所述 水性漿液的質量的5%，攪拌，加熱升溫至8(TC，用硫酸調節pH4;
(2) 加入馬來酸、甘油和單硬脂酸甘油酯，使馬來酸為步驟(l)制得溶液質量的0. 1%， 使甘油為步驟(1)制得溶液質量的0.05%，使單硬脂酸甘油酯為步驟(1)制得溶液質量 的O. 1%，升溫至10(TC回流5小時，完成轉晶；
(3) 趁熱過濾，固體用50。C 10(TC熱水洗滌，6(TC 12(TC干燥，即制成一種針狀 a—半水石膏結晶。
實施例7
(1) 將煙氣脫硫石膏與水按固液比l: 8制成水性漿液，加入MgCl2和NaCl，使MgCl2 為水性漿液質量的5%，使NaCl為水性漿液質量的15%,攪拌加熱升溫至9(TC，用硫酸調 節pH=5. 5;(2) 加入酒石酸、甘油和乳化硅油，使所述酒石酸為步驟(1)制得溶液質量的5%， 使甘油為步驟(1)制得溶液質量的3%，使乳化硅油為步驟(1)制得溶液質量的2%，升溫 至107"C回流12小時，完成轉晶；
(3) 趁熱過濾，固體用5(TC 10(TC熱水洗滌，60°C 120。C干燥，即制成一種粒狀 a—半水石膏結晶。
權利要求
1.一種用煙氣脫硫石膏制備形貌可控的α-半水石膏的方法，其特征是由下述步驟組成(1)將煙氣脫硫石膏與水按固液質量比為1∶4～10的比例制成水性漿液，加入媒晶劑，使所述媒晶劑為所述水性漿液質量的5％～21％，攪拌，加熱至80～95℃，用無機酸調節pH＝1～5.5；(2)加入結晶習性改良劑和穩定劑，使所述結晶習性改良劑為步驟(1)制得溶液質量的0.1％～5％，使所述穩定劑為步驟(1)制得溶液質量的0.05％～3％，加熱至100℃～107℃，回流4～12小時，完成轉晶；(3)趁熱過濾，固體用50℃～100℃熱水洗滌，60℃～120℃干燥，即制成一種用煙氣脫硫石膏制備形貌可控的α-半水石膏。
2. 根據權利要求1所述的一種用煙氣脫硫石膏制備形貌可控的a-半水石膏的方法，其特 征是在所述步驟(2)中加入分散劑，使所述分散劑為步驟(1)制得溶液質量的O. 1% 2%。
3. 根據權利要求1或2所述的一種用煙氣脫硫石膏制備形貌可控的ct -半水石膏的方法， 其特征是所述媒晶劑為KC1、 NaCl、 CaCl2或MgCl2至少一種。
4. 根據權利要求1或2所述的一種用煙氣脫硫石膏制備形貌可控的a -半水石膏的方法， 其特征是所述結晶習性改良劑為丁二酸、檸檬酸、酒石酸或馬來酸。
5. 根據權利要求1或2所述的一種用煙氣脫硫石膏制備形貌可控的a -半水石膏的方法， 其特征是所述穩定劑為甘油或乙二醇。
6. 根據權利要求2所述的一種用煙氣脫硫石膏制備形貌可控的a-半水石膏的方法，其特 征是所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、單硬脂酸甘油酯或乳化硅油。
全文摘要
本發明公開了一種用煙氣脫硫石膏制備形貌可控的α-半水石膏的方法，由下述步驟組成(1)將煙氣脫硫石膏與水制成水性漿液，加入媒晶劑，加熱，用無機酸調節pH＝1～5.5；(2)加入結晶習性改良劑和穩定劑，加熱，回流，完成轉晶；(3)趁熱過濾，固體用熱水洗滌，干燥，即制成一種用煙氣脫硫石膏制備形貌可控的α-半水石膏，本發明具有工藝簡單、易操作、生產成本低等優點，即可減少天然原材料的開發，又可變廢為寶，保護環境，通過本發明方法所生產出的α-型半水石膏，其晶體形貌可以是狀針、短柱狀、棒狀、粒狀等，可應用于各種領域，如建筑、陶瓷、航空、船舶、汽車、精密鑄造等領域。
文檔編號C04B11/00GK101113084SQ200710057859
公開日2008年1月30日 申請日期2007年7月6日 優先權日2007年7月6日
發明者孫淑清 申請人:天津大學