[发明专利]用脱硫石膏制备改性硫酸钙晶须的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性硫酸钙晶须的制备方法，属于工业废弃物的资源循环利用及无机新材料技术领域。

技术背景

富煤、贫油、少气是我国能源资源的基本特点，这一特点决定了煤炭在我国能源结构中占据主导地位，在相当长的一段时间内煤炭依然会是我国最重要的一种能源。由于环境保护的原因，电厂在采用煤发电时必须强制脱硫，目前我国燃煤电厂大多采用湿法脱硫工艺，这一工艺产生大量脱硫石膏占用耕地，污染环境，因此，对脱硫石膏进行深加工是一项极具社会和经济效益的工作。

石膏晶须是在人为控制条件下晶体沿某一方向定向生成的呈细小纤维状单晶，晶须的长度一般介于40～300um，直径通常为0.1～10um，内部缺陷及晶体表面的微裂纹少，故晶须的力学性能常常接近原子间价健的理论强度、抗拉强度高。与玻璃纤维相比，硫酸钙晶须尺寸微细、易在树脂或水中分散、更适用于制造尺寸要求高、表面光洁的制品。另硫酸钙晶须价格很低，甚至比木浆和一些树脂及其高档填料的价格还低，市场价约为4000～6500元每吨，仅为碳化硅等无机晶须的几十分之一，力学性能中等，目前硫酸钙晶须制品已在汽车、机械等工业领域取得了长足的发展；在造纸、高分子基复合材料、摩擦材料、沥青改性等领域也有着广阔的应用前景。因此用廉价的脱硫石膏生产高性能、高附加值的石膏晶须是变废为宝、 “点石成晶”之举，走技术经济、循环经济之路符合我国可持续发展战略。

在用脱硫石膏和化学石膏制备晶须领域，段庆奎等(段庆奎、王惠琴、董文亮、王立朋、周军璞、滕洁、樊伟，一种石膏晶须及其制备方法和应用，CN 1477242A)以化学石膏为原料，经粉碎、配浆料、水热反应、液体分离、表面处理、干燥后制得直径为2～4um，长径比为50～100的硫酸钙晶须。该法的不足是在表面处理过程中需要用聚乙烯醇对晶须表面进行喷雾处理，这一表面处理过程不仅难以工业放大量产，所喷出的聚乙烯醇溶液也难以做到在硫酸钙晶须面面俱到，简言之工艺复杂，实现难。史培阳等(史陪阳、刘承军、姜茂发，利用烟气脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法，CN 101311337A)用脱硫石膏为原料，经调浆、高温结晶、干燥、改性后获得了长度为15～240um，直径为0.2～4um的硫酸钙晶须，该方法的不足之处是在晶须干燥后再进行改性，在改性过程中易损伤晶须的纤维状结构，降低了长径比，同时因工艺相对复杂，在建设生产线的过程中加大了设备的投入，增加了硫酸钙晶须制备过程中的能耗。

总之，前人在利用脱硫石膏制备硫酸钙晶须方面做出了卓有成效的工作，但尚存工艺复杂、改性效果不佳、改性过程中易降低晶须长径比等问题。

发明内容

本发明提供了一种针对硫酸钙晶须制备过程中对晶须进行表面改性的研究现状，以脱硫石膏制备改性硫酸钙晶须的方法。

本发明的技术方案为：一种用脱硫石膏制备改性硫酸钙晶须的方法，包括以下步骤：

①  过筛:将脱硫石膏过筛，所用筛子的孔径为0.08～5mm；

②  制浆:将脱硫石膏与水按重量百分比为5%～33%的比例混合，用HCl和NaOH将pH值控制在5～10之间，制成料浆； 

③  水热反应:将配制好的料浆置于高压反应釜中进行水热反应，控制反应温度为107～180℃、保温时间30～300min，转化成为硫酸钙晶须；

④  晶须表面改性:再向蒸压斧中加入脱硫石膏重量0.05～5%的改性剂，保温15～60min；

⑤  脱水:将经过改性的硫酸钙晶须和水进行固液分离；

⑥  干燥：在100～300℃下干燥得改性硫酸钙晶须。

作为本发明的优选方案，所述的改性剂是丙烯酸-马来酸共聚物及其钠盐、聚甲基丙烯酸及其钠盐、水解聚马来酸、氯化钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、油酸钾中的任一种或两种以上的混合。

本发明制备的硫酸钙晶须的技术指标如下:

松散密度:0.12～0.3g/cm3     晶须长度：30～300um   晶须直径：0.5～6um                       水在硫酸钙晶须表面的接触角：12～140°