[发明专利]一种利用二水硫酸钙快速制备短柱状半水硫酸钙材料的方法

说明书

本发明属于无机非金属材料领域，公开了一种利用二水硫酸钙快速制备短柱状半水硫酸钙材料的方法，处理后普通二水硫酸钙原有结构发生重结晶过程，晶体生长完整，无缩孔问题，制备出的短柱状半水硫酸钙材料具有较高的使用价值。二水硫酸钙在不同溶液体系下借助晶体不同晶面所具有的能量不同，根据每个晶面能量的差异，控制晶面的溶解和再结晶速度，进而完成短柱状材料的生长行为控制。该方法是将二水硫酸钙进行研磨、配料、热液反应、分离和干燥等过程组成。本发明不仅能够有效解决二水硫酸钙易粉化、强度差和稳定性低等问题，还可以扩展硫酸钙的应用领域，对我国烟气脱硫产物和石膏资源的高效利用具有重要的现实意义。

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，涉及一种利用二水硫酸钙快速制备短柱状半水硫酸钙材料的方法。

背景技术

无机非金属材料制备技术中无机材料取向生长控制技术的至关重要，不仅影响到晶体结构性能，而且还涉及到其应用领域。短柱状半水硫酸钙材料作为一种高强度无机晶体材料，因其性能稳定，强度高，可以显著改善水泥制备的综合力学性能，对混凝土和建筑材料性能的提高，以及石膏的应用市场均具有重要作用。

随着我国经济的快速发展，固体废弃物的逐年增加，不仅污染环境和占用土地，且对资源造成了巨大浪费。2018年，我国仅工业废石膏资源排放量就已超过1亿吨以上。我国每年石膏类材料需求量巨大，一方面天然石膏矿物的开采，不仅造成了被开垦土地植被的破坏，而且由于石膏矿物结构松软，极容易引起塌方类安全石膏；另一方面我国废石膏资源量巨大。因此，鉴于我国废石膏资源现状，若能够将二水硫酸钙制备成短柱状材料半水石膏材料，将对我国大宗废石膏资源的高值化利用具有重要的意义。

二水硫酸钙在自然条件下通常以薄片状形式存在，以及薄片状叠加组成的颗粒状物体，尤其是工业固废中二水硫酸钙在叠加过程中常伴有大量缺陷存在，所以短柱状材料半水硫酸钙晶体的制备显得尤为重要，本专利的研究结果不仅可以解决二水硫酸钙稳定性差和易粉化问题，还可以显著提高硫酸钙的综合力学性能。

中国专利(公开号为CN107721220A)描述的是将生石膏加入到水中，配制成料浆，向料浆中加入媒晶剂的水溶液，常温下搅拌均匀，得到反应体系；其中，媒晶剂为带苯环或六元环的多元羧酸、带苯环或六元环的多元羧酸盐、或者是带苯环或六元环的多元酸酐；将反应体系移入水热反应釜中，进行水热反应；水热反应结束后冷却，对得到的悬浊液过滤、干燥，得到短柱状α半水石膏。本专利与该专利(CN107721220A)的不同点在于反应时间显著降低，由最低3h～6h缩短至20～40min；添加剂由带苯环或六元环的多元羧酸、带苯环或六元环的多元羧酸盐、或者是带苯环或六元环的多元酸酐类有机物改为氯化镁与柠檬酸钙混合物、氯化钙与柠檬酸镁混合物、氯化镁与葡萄糖酸钙混合物以及氯化钙与葡萄糖酸镁混合物类无毒性环保型物质，这对于短柱状半水硫酸钙晶体材料清洁化和无害化安全生产具有重要现实意义。

发明内容

本发明提供了一种利用二水硫酸钙快速制备短柱状半水硫酸钙材料的方法，处理后普通二水硫酸钙原有结构发生重结晶过程，晶体生长完整，无缩孔问题，制备出的短柱状半水硫酸钙材料具有较高的使用价值。二水硫酸钙在不同溶液体系下借助晶体不同晶面所具有的能量不同，根据每个晶面能量的差异，控制晶面的溶解和再结晶速度，进而完成短柱状材料的生长行为控制。

本发明采用的技术方案如下：

一种利用二水硫酸钙快速制备短柱状半水硫酸钙材料的方法，包括下列步骤：

(1)将二水硫酸钙放置在行星球磨机的球磨罐中，在行星球磨机转数为50～200r/min的条件下，研磨30～60min；研磨后的二水硫酸钙粒度控制在≤5μm，与添加剂和水混合，放置于高压容器中，在120～160℃下保温20～40min，压力为0.1～2MPa。其中添加剂为下述中的一种：氯化镁与柠檬酸钙混合物、氯化钙与柠檬酸镁混合物、氯化镁与葡萄糖酸钙混合物以及氯化钙与葡萄糖酸镁混合物；