[发明专利]一种利用天然石膏制备硫酸钙晶须的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工生产技术领域，尤其涉及一种利用天然石膏制备硫酸钙晶须的方法。

背景技术

天然石膏是中国的优势矿产之一，已探明的储量有1000亿吨，居世界第一位，目前开采出来的天然石膏约2000万吨左右，其中80％用于水泥工业作水泥缓凝剂，用于农业、医用、化工等仅占15％左右。中国天然石膏的化工利用及深加工技术与世界先进国家相比有较大的差距。因此，充分利用中国的资源优势，发展石膏产品的深加工技术，生产高性能和高附加值的化工产品是目前急需解决的一个问题。

晶须是指具有固定的横截面形状、完整的外形、完善的内部结构、长径比高达5～1000的纤维状单晶体，其强度可接近完整晶体材料的理论值，是一类力学性能十分优异的新型复合材料补强增韧剂。晶须的直径尺寸在微米和百纳米级之间，由于其高度有序的原子排列结构，使其强度和模量接近于材料的原子间价键的理论强度，这使得晶须的物理、化学性能特别优异。

硫酸钙晶须(CSW)又叫石膏晶须，是CaSO₄的纤维状单晶体，与石膏一样具有无水、半水和二水之分。含水晶须只能在低于176.7℃下使用，无水晶须的使用温度高达1000℃，因而无水和半水的CSW具有较大强度和较高的使用价值。硫酸钙晶须的尺寸稳定，平均长径比为80，硫酸钙晶须具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高、易进行表面处理、和橡胶塑料等聚合物的亲和力强等优点。与其他晶须相比，除具有优良的增强和改性功能，还有生产成本较低及毒性最低的特点，具有很强的市场竞争例。硫酸钙晶须由于其特殊的结构特征，使其在各种复合材料、水处理技术、道路改性沥青、阻燃防火材料、造纸、涂料、油漆等方面都有较好的应用前景。硫酸钙晶须可用作中等强度的填充剂，细径纤维的补强效果与其他高性能纤维增强材料的补强效果接近；用它增强的塑料制品，抗拉强度、弯曲强度、弯曲弹性率和热变形温度均有提高；它可以代替石棉作摩擦材料，建筑材料，保温、保冷材料等，还可以部分代替玻璃纤维。

关于硫酸钙晶须的制备已有多项专利公开。中国专利公开号CN1955345A，于2007年5月2日公开了“硫酸钙晶须的制备方法”，该法采用水热合成法等工艺合成晶化导向剂，把工业级氧化钙先预处理、放入反应器中在40～60℃消化，得到石灰乳液，将所得石灰乳液在反应器中升温至40～110℃，加入等摩尔的硫酸溶液，搅拌30～60min，在反应的过程中加入晶化导向剂，使其充分反应，经过滤、洗涤、表面处理及干燥得到所需硫酸钙晶须产品。该发明以氧化钙和硫酸为原料，工艺过程复杂且成本较高。中国专利公开号CN1598083A，于2005年3月23日公开了“硫酸钙晶须的制备方法”，该法以生石膏和水为原料，经过原料准备、合成反应、脱水干燥和精制除杂等项工序，其特征在于所选原料生石膏的有效含量达到95％以上、白度在90％以上，和自来水混合制得生石膏料浆，经充分乳化后，加入反应器中使其发生化学反应，然后再进入到以后的工序而制得硫酸钙晶须产品。该专利采用纯度较高的生石膏为原料，不适合采用含有杂质较多的天然石膏原料。中国专利公开号CN10132397A，于2008年12月17日公开了“一种从白云岩制备硫酸钙晶须的方法”，该法以白云岩为原料，通过矿石酸化、微波合成晶种、水热合成晶须等步骤制备硫酸钙晶须。

中国专利公开号CN101792932A，于2010年8月4日公开了“一种由磷石膏制备超微细硫酸钙晶须的方法”，该法将磷石膏超细化处理至粒径为0.1～100μm，经水热合成反应、过滤、干燥制备硫酸钙晶须，并加入晶型助长剂以提高其性能。中国专利公开号CN101311355A，于2008年11月26日公开了“一种磷石膏制备硫酸钙晶须的方法”，该法用固体废渣磷石膏为原料，经合成反应、过滤、加热溶解、热过滤和冷却结晶制备出晶须直径为1～4μm，长度50～200μm，直径和长度可控的硫酸钙晶须产品。该法原料磷石膏未经任何处理，产品硫酸钙晶须也未经过任何改性，制备出的硫酸钙晶须长径比不大。

发明内容

本发明提供了一种利用天然石膏制备硫酸钙晶须的方法，旨在解决现有技术提供的制备硫酸钙晶须的方法，对原料的要求较高，原料不能得到充分利用，制备出的硫酸钙晶须的品质较差，生产成本较高，环境污染较为严重的问题。

本发明的目的在于提供一种利用天然石膏制备硫酸钙晶须的方法，该方法包括以下步骤：

采用化学方法对天然石膏进行净化及提纯处理；

对天然石膏净化及提纯处理得到的硫酸钙采用水热法制备硫酸钙晶须。