[发明专利]一种常压溶液法制备高强石膏的方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑原料制备技术领域，具体涉及一种常压溶液法制备高强石膏的方法。

背景技术

众所周知，我国的能源结构是以燃煤为主，燃煤的含硫量普遍较高，排放的二氧化硫绝大部分来自于煤炭的燃烧，污染严重。为了解决工业废气带来的环境问题，政府以法律形式规定，必须对燃煤烟气进行脱硫处置，目前国内燃煤电厂烟气污染防治的主导技术是湿式石灰石-石膏法，其市场占有率高达90%，这样带来的结果就是脱硫石膏的产量随着烟气脱硫装置的建设和投运而快速增长。

然而，我国对脱硫石膏的综合利用水平较低，由于任意堆放或不当处置而引发了二次污染、大量土地被占用、生态平衡遭到破坏、资源浪费现象严重，给相关企业带来了巨大的经济负担，严重制约了石膏行业的良性发展。脱硫石膏目前引起人们广泛关注与研究的一个方面就是制备高强石膏，高强石膏具有强度高、应用范围广、市场需求大、对环境影响小、价格低廉等特点，具有很高的研究价值。

高强石膏一般有两种制备方法：一类是在饱和蒸汽的介质中进行，而另一类是在酸类或盐类的水溶液中进行。具体又包括蒸压法、干闷法、加压水溶液法、常压水溶液法等四种方法。前三种生产工艺虽然发展比较成熟，但是过程冗长、设备复杂、前期投资大、耗能高，导致其实际应用受到较大限制。常压盐溶液法是指在常压条件下，将磨细、干燥后的二水石膏粉置于盐溶液中在一定温度下搅拌一段时间后，使用沸水快速过滤、洗涤，然后干燥、研磨，即可生成α型高强石膏粉。该方法是近十多年发展起来的一种新技术，低温常压条件下高强石膏的形成机理与特性研究成为石膏理论研究中的一个前沿课题，受到众多学者的广泛关注。

发明内容

本发明的目的在于提供利用复合氯化盐溶液在常压条件下通过添加有机酸类转晶剂制备高强石膏的技术方法，方法简单、过程容易控制、原料来源广泛、成本低廉，制备的高强石膏产品结构稳定、性能优越，具有很好的应用前景。

为达到上述技术目的，采用的技术方案是：

（1）配置质量浓度为5-30%的复合氯化盐溶液，搅拌加热至65-96℃，维持恒温稳定30min；

所述的复合氯化盐为LiCl、NaCl、MgCl₂、CaCl₂中的两种或三种物质的混合物；

（2）向所述的复合氯化盐溶液中加入质量浓度为5-20%的烟气脱硫石膏搅拌形成混合浆液，然后再向其中加入质量浓度为0.1-1.8%的有机酸类转晶剂，控制反应温度使之维持在65-96℃，pH为5-8，搅拌时间为0.5-6h；

所述的有机酸类转晶剂为酒石酸、葡萄糖酸钠、海藻酸钠、乙二胺四乙酸二钠中的一种或两种物质的混合物。

（3）达到预设的反应时间后，将混合浆液用95-98℃的热水在砂芯过滤装置中进行快速过滤，加入无水乙醇固定，然后在40-50℃的电热干燥箱烘干至恒重。

（4）将干燥后的样品利用玛瑙钵体进行破碎与粉磨，得到的粉末状物质即为高强石膏产品。

所述的步骤（3）中混合浆液中各物质的质量分数为（以百分数计）：

复合氯化盐：5-30

电厂脱硫石膏：5-20

有机酸类转晶剂：0.1-1.8

所述的浆液用水量根据反应器的容量进行确定。

所述的盐溶液为LiCl、NaCl、MgCl₂、CaCl₂中的两种或三种物质按比例混合的复合物，其中两种物质混合的质量比为1:1-4:1，三种物质混合的质量比为1:1:1-25:1:1。

所述的有机酸类转晶剂为酒石酸、葡萄糖酸钠、海藻酸钠、乙二胺四乙酸二钠中的一种或两种物质按比例混合的复合物，其中两种物质混合的质量比为1:1-5:1。

所述的烟气脱硫石膏主要矿物相为二水硫酸钙，主要杂质为碳酸钙、氧化铝和氧化硅，其他成分有方解石或α石英、α氧化铝、氧化铁和长石、方美石等，所含的二水硫酸钙含量在90%以上。

所述的pH值采用HCl和NaOH进行调控。

所述的温度控制采用集热式恒温加热器，反应器中插入校正温度计以保证温度的恒定。

本发明方法的反应原理：