[发明专利]一种工业固废石膏的纯化及制备硫酸钙晶须方法

说明书

本发明公开了一种工业固废石膏的纯化及制备硫酸钙晶须方法，通过将多种工业固废石膏在盐酸中提纯得到高纯石膏，然后将提纯的石膏在一定的溶剂环境下，并在常压，＜100℃的温和反应条件下，混合得到初级滤饼、成品滤饼干燥后得到二水硫酸钙晶体，再和盐酸与醇的混合溶液混合，最终诱导结晶得到高纯度的硫酸钙晶须材料。其中提纯的盐酸与制备晶须所需的溶剂皆可循环使用，不产生二次污染，利于规模化生产，符合循环经济理念。本发明用工业固废石膏来替代日益减少的高品位石膏资源制备硫酸钙晶须，可减少对天然优质石膏开采，且本发明方法中各原料均十分易得，有利于降低生产成本，具有良好的经济效益和广阔的工业化应用前景。

技术领域

本发明涉及一种工业固体废弃物资源化综合利用技术，尤其是涉及一种对工业固废石膏进行利用的工业固废石膏的纯化及制备硫酸钙晶须的方法。

背景技术

硫酸钙晶须作为新一代复合材料添加剂，是一种新型环保型绿色无机纤维材料，集超细无机填料和增强纤维二者优势于一体，被广泛应用于新型轻质、高强、耐磨、多功能和高性能复合材料领域。由工业固废石膏制备硫酸钙晶须也是提高工业废料附加值的一种变废为宝的有效途径。目前制备硫酸钙晶须通常直接开采天然石膏，但从长远计，这种不可再生的石膏资源会越来越少，乃至枯竭；所以如何研究利用工业固废石膏制备高附加值硫酸钙晶须具有重要意义。

国内每年现有排放约上亿吨工业固废石膏，如此大量排放不仅占用大量土地，其中的有害杂质也还会造成较大的环境污染，既给企业造成了极大的负担，给环境造成了极大的伤害。提高工业固废石膏的有效利用，既可减少堆放所消耗的资金，减少占用的土地及对减少对环境造成的污染，又可以减少天然石膏开采量，以更好保护生态环境。

以工业固废石膏为原料制备的硫酸钙晶须作为添加剂添加到高分子材料中，可增强聚合物耐热性、力学性能等诸多性能，在航空航天等众多民用工业领域有着广泛的应用。并且也可以添加到塑料橡胶中，以提高复合材料的弯曲强度、拉伸强度、热变形温度和弹性率等。由于其优良的性能还可代替石棉添加到建筑材料、摩擦材料、保温材料之中。还可作为补强填料用于粘结剂、树脂基复合材料等行业中。

硫酸钙晶须材料以其优良的性能、低廉的价格、绿色环保等优势，拥有广阔的应用及市场前景。利用工业固废石膏制备硫酸钙晶须，可以由此使固体废弃物得到高端功能材料。

国内已有利用工业固废石膏生产硫酸钙晶须的研究。如磷肥工业副产的磷石膏、生产柠檬酸时排放的柠檬酸石膏、排烟脱硫工业产生的脱硫石膏、用硫酸分解萤石制氟化氢的过程中产生的氟石膏、以及其他各化工生产中产生的盐石膏等都可考虑用来制备硫酸钙晶须。

专利CN1477242A以天然或化学石膏为原料，经粉碎、调浆、水热反应等过程制得硫酸钙晶须，该过程存在着表面处理过程中聚乙烯醇溶液在晶须表面包覆不均，无法量产等缺陷问题。

专利CN1584130A使用过量的高浓度磷酸与磷矿进行酸浸化学反应，分出液相并加以过滤，得到含磷酸与钙离子的磷酸浸取液，之后向其中加入高浓度的硫酸溶液，使其反应沉淀析出二水硫酸钙晶须。对该技术而言，硫酸钙晶须的形成过程需要同时具有高浓度磷酸和硫酸才能完成，仅适用于磷酸工业生产过程或富磷矿地区进行。

专利CN101311355A以磷石膏为原料，经合成反应、过滤、加热溶解、热过滤和冷却结晶制备出直径和长度可控的硫酸钙晶须产品，但该法需加入pH调整剂维持溶液的酸碱度在7.5-12，还需加入硝酸镁粉作为晶型助长剂，需要的预处理步骤多，且温度均在100℃以上，增加了调控难度和成本。

专利CN101671848A提出了一种高长径比无水硫酸钙晶须的制备方法，该法经历了调浆、水热反应、煅烧处理等过程，涉及低温、中温、高温三个层次的温度，整个过程耗能较高，且需大量表面活性剂，制备工艺较为复杂，不利于大规模地推广与应用。

专利CN110541188A采用二水硫酸钙为原料，经磨浆、酸浸除杂、氧化除杂和水热反应等过程制备了高长径比半水硫酸钙晶须，该法过程繁琐，用料复杂，且产量低。