[发明专利]一步法制备半水石膏并联产六水氯化铝的方法及半水石膏

说明书

本发明提出了一种一步法制备α‑半水石膏并联产六水氯化铝的方法及其所得的α‑半水石膏和六水氯化铝。本发明包括以下步骤：1)取氯化钙溶液，加入硫酸铝固体或硫酸铝溶液，搅拌，反应，得反应混合物；2)固液分离，得α‑半水石膏粗品和氯化铝滤液；3)洗涤α‑半水石膏粗品，干燥，研磨，得α‑半水石膏；4)蒸发浓缩氯化铝滤液，冷却，析出，过滤，干燥，得六水氯化铝产品。本发明在氯离子的浓溶液介质中通过一步反应直接得到α‑半水石膏和六水氯化铝，缩短了工艺流程，操作条件温和，反应温度低，对设备无特殊要求，易于实现大规模生产；所得的α‑半水石膏抗压强度大，白度高，凝结快，符合建筑行业标准的要求，还副产了六水氯化铝。

技术领域

本发明涉及半水石膏制备方法的技术领域，特别是指一种一步法制备α-半水石膏并联产六水氯化铝的方法及其所得的α-半水石膏和六水氯化铝。

背景技术

半水硫酸钙，又称为半水石膏，已成为一种重要的新型绿色建筑新材料和工业原料，它根据制备工艺的不同可分为α-半水硫酸钙和β-半水硫酸钙。β-半水硫酸钙强度较低，应用于建筑行业、陶瓷模具行业等。α-半水硫酸钙作为一种优质的胶凝材料，具有良好的力学性能、工作性能、环保性能和生物相容性，被广泛应用于陶瓷、精密铸造、高端建材、医疗、航空等领域。半水硫酸钙按照抗压强度可分为：抗压强度低于25MPa的建筑石膏(即β石膏)，抗压强度在25-50MPa之间的α-高强石膏以及抗压强度大于50MPa的α-超高强石膏。目前国内2016年全年建筑石膏粉消费总量约为2832万吨，α-高强石膏的使用量约为300万吨，预计2022年产能将达到450万吨。

目前国内外生产高强石膏的方法主要有蒸压法、水热法和常压盐溶液法。蒸压法是目前应用最广泛且已经商业化的传统制备方法。例如：美国专利US5312609A中公开了一种从热气流中除去二氧化硫同时从洗涤器流出物中直接生产α-半水石膏的方法，该方法是将烟道气与熟石灰和氢氧化镁在湿式洗涤塔内生成亚硫酸钙，经浓缩后与氧化性气体一起进入100-145℃的高压釜，在氯化钙介质中生成α-半水硫酸钙的方法。这种蒸压法制备高强石膏的方法存在投资大、能源消耗高、设备昂贵的问题。水热法是在温度为90-150℃以及压强为0.4-0.6MPa的条件下，加入转晶剂，以生产α-半水石膏。例如：中国专利CN103951297A中公开了一种α-超高强石膏的制备方法，将工业副产石膏或者天然石膏中加入转晶剂在高压反应釜中通过水热反应制备短柱状α-高强石膏，该方法使用的转晶剂为苹果酸、苹果酸钠和钛盐中的一种或几种；这种水热法制备高强石膏的方法也存在投资大、能源消耗高和设备昂贵的问题，并且，该方法的体系复杂，工艺流程长，无法进行大规模投产。常压盐溶液法在常压和温度为95-150℃的条件下，加入氯化盐和转晶剂作为转相介质，进行转相制备α-半水石膏；例如：中国专利CN104562209A中公开了一种一步自催化α-半水硫酸钙晶须的制备方法及应用，该方法以氯化钙和元明粉(无水硫酸钠)为原料，在常温条件下反应，首先得到二水硫酸钙，然后以氯化钠和醋酸或稀盐酸为转晶剂，在高温条件下转相生成α-高强石膏的方法；该方法的生产工艺复杂冗长，这种在酸性介质中产生的半水硫酸钙为晶须，抗压强度较低，而且，这种酸性条件对设备的腐蚀性强，产生强酸溶液难回收利用，投资大。

发明内容

本发明的目的是提供一种一步法制备α-半水石膏并联产六水氯化铝的方法，旨在解决现有技术中α-高强石膏的制备方法存在工艺复杂、流程长、反应温度高、依赖转相介质的问题以及所得的α-高强石膏存在抗压强度低、能耗大和成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：