[发明专利]以海水卤水为原料的硫酸钙晶须制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机盐晶须制作技术，特别涉及硫酸钙晶须材料的制作技术。

背景技术

硫酸钙晶须是指无水的硫酸钙(CaSO₄)纤维状单晶体，平均长径比为50～80，晶体结构完整，尺寸稳定，横截面特定，强度和模量接近晶体材料的理论值。硫酸钙晶须具有耐高温、耐酸碱性、抗化学腐蚀、电绝缘性好、强度高、韧性和相容性好，易进行表面处理等优异的物理、化学特性和机械性能，作为新型功能材料广泛用于塑料、橡胶、粘接剂、摩擦材料、涂料、油漆、隔热材料、轻质建材等产品制造中，是一种价格低廉的绿色环保材料。

硫酸钙晶须制备过程一般是将粒状的二水硫酸钙转化为纤维状半水硫酸钙晶须，再将半水硫酸钙晶须进行高温脱水，形成无水硫酸钙晶须。

转化为纤维状半水硫酸钙晶须的反应方程式为：

CaSO₄·2H₂O(粒状)→CaSO₄·1/2H₂O(纤维状)+3/2H₂O

形成无水硫酸钙晶须的反应方程式为：

CaSO₄·1/2H₂O(纤维状)→CaSO₄(纤维状)+1/2H₂O

制取硫酸钙晶须的方法主要有水压热法和常压酸化法，所采用的原料主要有天然石膏或石灰、石灰乳等。

水压热法，将天然石膏精制后得到的二水硫酸钙配制成水溶液，放入水压热容器中，在一定的温度和压力下，二水硫酸钙转变为针状晶体的半水硫酸钙，再经过高温干燥后得到无水硫酸钙晶须。

常压酸化法，将天然石膏或石灰、石灰乳与硫酸或废酸合成二水硫酸钙，在一定温度和酸性条件下，转变成针状或纤维状半水硫酸钙晶须，再经过高温干燥后得到无水硫酸钙晶须。

目前，为了降低制取硫酸钙晶须的成本，采用的原料主要来自天然石膏矿或废物的回收利用。但是，原料中杂质含量较高，致使制取的硫酸钙晶须产品质量不高，或者因除去杂质而使得产品成本较高。硫酸钙晶须质量的高低，主要取决于采用原料的质量。选择性能优良并且廉价的原料，成为硫酸钙晶须制取技术发展的重要方面。

在海水制盐生产过程中，会产生大量由海水浓缩过程析出的固体废渣盐石膏，盐石膏因掺有大量杂质而以废弃物形式堆放。我国盐石膏的综合利用主要集中在以水泥、石膏板、墙体材料等为主的建筑领域，普遍存在着产品科技含量不高，附加值偏低的状况。盐石膏的主要成分是二水硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)，可作为生产硫酸钙晶须的原料，为此，利用盐石膏制取硫酸钙晶须的研究和试验在不断进行中，但是，尚没有形成更适宜的制备方法和工艺技术。

发明内容

针对现有技术的硫酸钙晶须制取方法所存在的问题，本发明推出了利用浓海水或卤水制备硫酸钙晶须的工艺方法，其目的在于，利用海水淡化后的浓海水或盐化工的卤水浓缩析出盐石膏(CaSO₄·2H₂O)，再经转化制取高质量的硫酸钙晶须产品。

本发明所述的以海水和卤水为原料的硫酸钙晶须制备方法，其主要工序包括：蒸发结晶、晶须转化、过滤洗涤和蒸发析盐。

1.蒸发结晶

将海水淡化后的浓海水或制盐过程中的中度卤水放入蒸发结晶器中蒸发浓缩，析出硫酸钙结晶。蒸发结晶器中的海水或卤水，在蒸发浓缩至13～14Bh时开始析出硫酸钙结晶，当浓缩至22～23Bh时停止蒸发，终止沸点在107℃左右。蒸发结晶完成液包括固相的粒状硫酸钙结晶和母液。

2.晶须转化

先将蒸发结晶完成液进行沉淀分离，使固相的硫酸钙结晶与母液分离。再将由固相部分的粒状硫酸钙结晶和母液以固/液重量比为5～10％配制的料液放进低压反应釜进行转化反应，在以50～500转/分钟连续搅拌的同时，保持温度在100～200℃，压力为0.1～0.5MPa，反应时间为0.5～2小时，使料液中的硫酸钙结晶转化为硫酸钙晶须。

3.过滤洗涤

将硫酸钙晶须转化反应结束后的料液进行过滤，过滤后的液相进入下述的蒸发析盐工序，固相经洗涤、高温干燥处理后成为硫酸钙晶须产品。

4.蒸发析盐