[发明专利]一种硬石膏制备纳米级硫酸钙晶须的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工制备技术领域，具体涉及一种硬石膏制备纳米级硫酸钙晶须的方法。

背景技术

硫酸钙晶须根据生产工艺的不同，有普通硫酸钙晶须和高性能纳米级硫酸钙晶须之分，二者的技术性能存在显著的区别。目前，国内大部分采用的都是酸液法生产工艺，产品虽然为纤维状石膏结晶体，但晶体比较粗大，长径比低，产品的技术性能较差，只能称之为普通硫酸钙晶须。此类生产工艺，国内主要有以下三种类型：

1、酸(碱)液蒸养法生产工艺

酸(碱)液蒸养法生产工艺是采用二水石膏为原料，生产普通硫酸钙晶须的传统生产技术，它是将石膏磨细、制浆后，配入酸(碱)性材料和辅料，在特制的蒸压釜中加热、加压，将石膏晶体转化为纤维状半水石膏晶体的生产方法。采用这种生产工艺，对蒸压釜的耐酸性要求很高，现有耐酸不锈钢等钢材难以满足防腐要求，一般只能采用搪玻璃蒸压釜生产，并要求定期更换；生产上一般多采用优质二水石膏生产，生产成本较高，产品白度由选用的原料决定，并且生产过程中，钢材的锈蚀容易污染制品，降低白度。这种生产工艺的主要缺点是：大量的工艺性酸(碱)废水需要处理，环保工程压力较大。

2、酸浸半干法生产工艺

酸浸半干法生产工艺使用的生产原料也是二水石膏，它是将石膏矿石破碎到一定的粒度后，经过酸(碱)性材料和辅料配制的溶液浸泡一定时间，然后装入特制的蒸压釜中加热、加压，将二水石膏转化为纤维状半水石膏晶体，制品为块状，需要再经过碾压、松解、干燥、改性，才能成为制品。采用这种生产工艺，制品在生产加工过程中容易断裂，一般只能生产长径比较低的普通硫酸钙晶须，产品白度也是由选用的原料和设备决定，生产过程中，钢材的锈蚀也会降低制品的白度。

3、化学酸液法生产工艺

化学酸液法生产工艺一般不使用二水石膏为原料，通常它使用磷矿石、石灰石、白云石等矿石为原料，在与硫酸等化学反应生成二水硫酸钙的过程中，适当控制溶液的温度和酸性，生成纤维状硫酸钙晶体，然后经过漂洗、脱水、干燥等过程成为制品，一般均为粗品。也有的继续加入蒸养工艺，以取得较为理想的制品。采用这种生产工艺，制品的白度可以提高，但生产过程中会产生大量废水，环保处理难度加大。

上述三种生产工艺，生产原料可以是石膏，也可以是其它含钙矿物，一般只能生产普通硫酸钙晶须，长径比一般在30以下，也有报道称：能达到50～80甚至更高。此类产品，一般性能较低，并且，不同程度的存在原料、效率、环保制约等局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种硬石膏制备纳米级硫酸钙晶须的方法，该方法以硬石膏为生产原料，具有生产工艺简单、制备方便、节能环保、生产周期短，产品性能高的优点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种硬石膏制备纳米级硫酸钙晶须的方法，它包括以下步骤：

S1.破碎：选取硬石膏，采用破碎机将其破碎至粒径粒度＜20mm；

S2.磨粉：将破碎后的硬石膏粉研磨至颗粒细度不低于80～180目；

S3.改性除杂：将磨粉后的硬石膏加入到配有98％硫酸溶液的溶液槽中加以浸泡，溶液槽中装有搅拌和鼓泡装置，控制搅拌速率为4～6rad/min，经搅拌浸泡1～2h后静置沉淀20～25h；

S4.晶型转化：将步骤S3的沉淀物调浆，并将浆料送至磨浆机研磨成200～600目的浆料，浆料泵入石膏蒸压转晶装置，控制温度为120～140℃，压力为2.5～3.5MPa，蒸养转晶2.5～3.5h，得硫酸钙晶须；

S5.一次脱水：将硫酸钙晶须经离心机脱水，离心机的转速为800～1000r/min，脱水至硫酸钙晶须的含水量≤30％；

S6.二次脱水：采用真空压带式脱水机进行二次脱水，脱水机的运行速率为5m/min，有效过滤面积为30m³，脱水至硫酸钙晶须的含水量≤10％；

S7.干燥：经脱水的硫酸钙晶须采用高温带式煅烧机进行干燥，所述干燥的温度为600～700℃，高温带式煅烧机的运行速度为2～4m/min，干燥至硫酸钙晶须的含水量≤5‰，得纳米级硫酸钙晶须。

进一步地，步骤S1中所述破碎采用二次破碎工艺，初次破碎采用颚式破碎机，二次破碎采用锤式破碎机。

进一步地，步骤S2中所述研磨采用立井式打击磨或高压滚球磨进行磨粉。

进一步地，步骤S4中将沉淀物调浆至浓度为65～75％，泵入石膏蒸压转晶装置时的浆料浓度为15～35％。