[发明专利]一种利用化学石膏制备硫酸钙晶须的方法及由其制备的硫酸钙晶须

说明书

本发明涉及一种利用化学石膏制备硫酸钙晶须的方法及由其制备的硫酸钙晶须，包括如下步骤：1)浇注成型：将化学石膏、半水石膏晶须和水拌和均匀后浇注模具中，静置凝固得到石膏块，脱模得到待蒸压石膏块，所述化学石膏、半水石膏晶须和水的质量比为(41‑61)：(11～23):(29～35)；2)高温蒸压处理：将得到的待蒸压石膏块堆码后，在135～200℃下，高温蒸压2～10h；3)后处理：将蒸压处理后的石膏块在60～200℃的热空气下烘干、碾粉得到硫酸钙晶须。基于申请的方法，可用以大宗消耗化学石膏并制备得到硫酸钙晶须，且工艺简单、成本低、绿色环保。

技术领域

本发明涉及工业废渣的资源化利用技术领域，具体涉及一种利用化学石膏制备硫酸钙晶须的方法及由其制备的硫酸钙晶须。

背景技术

晶须是人工控制生长的具有微米-纳米直径的纤维状单晶体，同类物质的晶须其强度和弹性模量最高，因而作为复合材料的增强、增韧组分具有十分广泛的应用。同时，各种物质的晶须因其控制生长的成本高、产量低也限制了晶须更为普遍的应用，所以发展高产量低成本制备晶须的方法具有重要意义。

硫酸钙晶须指其主要化学成分为硫酸钙的纤维状单晶体，实际上其物相组成有三种：石膏(二水硫酸钙，CaSO₄·2H₂O)、半水石膏(二分之一结晶水硫酸钙，CaSO₄·1/2H₂O)、硬石膏(无水硫酸钙，CaSO₄)。

化学石膏又称为工业副产石膏，是在工业生产过程中产生的副产品，属于工业固废范畴。常见也是排出量最大的化学石膏有脱硫石膏和磷石膏。脱硫石膏是脱除燃煤烟气中硫的氧化物时形成的副产物，主要来自火力发电厂，广泛分布于我国北方地区，形成了巨大的堆存量。磷石膏是湿法生产磷酸的副产物，每生产1吨磷酸将产生3-5吨磷石膏，广泛分布于西南、湖北这样磷资源富集的地区。我国每年磷石膏排放量约2000万吨，累计排量已超过3亿吨。利用化学石膏制备硫酸钙晶须也已有不少的公开专利和文献，制备方法仍主要为水热法和常压酸化法。

水热法的优点是不使用酸、碱等化学品，环境影响较小，主要缺点是不能连续生产，高压反应釜容积也不可能太大，因而单台次设备的生产能力低，相应的成本就会较高；常压酸化法的优点是反应在常压下进行，无需高温高压设备，可以实现准连续生产，但其缺点也十分明显，反应过程使用大量无机酸，会对设备造成严重腐蚀，或者说对生产设备要求也较高。此外，溶解时为了提高溶解度和溶解速率往往提高反应温度，可能造成酸雾，一方面腐蚀设备，另一方面对环境有潜在威胁，加上后续洗涤耗水且产生大量酸水，如果不进行处理会造成环境污染，如果进行处理其成本也不低。在公开的很多文献中都使用盐酸进行酸解，Cl^-离子残留还会影响石膏晶须后续使用并对后续使用时的设备及环境造成潜在威胁。由上可知，现有技术中还存在很多没有克服的技术问题，还难以实现大宗资源化利用化学石膏以达到缓解环境压力的目的。

发明内容

本发明解决的技术问题为：提供一种利用化学石膏制备硫酸钙晶须的方法，可用以大宗消耗化学石膏并制备得到硫酸钙晶须。

本发明提供的具体解决方案包括如下步骤：

1)浇注成型：将化学石膏、半水石膏晶须和水拌和均匀后浇注模具中，静置凝固得到石膏块，脱模得到待蒸压石膏块，所述化学石膏、半水石膏晶须和水的质量比为(41-61)：(11～23):(29～35)；

2)高温蒸压处理：将得到的待蒸压石膏块堆码后，在135～200℃下，高温蒸压2～10h；

3)后处理：将蒸压处理后的石膏块在60～200℃的热空气下烘干、碾粉得到硫酸钙晶须。