一种制备石膏晶须的方法技术

本发明专利技术提供一种制备石膏晶须的方法，包括以下步骤：1）将石灰石污泥烘干，获得石灰石粉末；2）取一定量的石灰石粉末中加入稀硫酸反应，生成硫酸钙；3）将步骤2）中获得的硫酸钙过滤后，加水配成硫酸钙溶液并控制其浓度，再加入硫酸锌作为催化剂，进行水热反应后，过滤即得半水石膏晶须；4）将半水石膏晶须干燥后，获得无水石膏晶须。本发明专利技术的一种制备石膏晶须的方法，利用炼钢工业中产生的被视为废渣的石灰石污泥以及硫酸废液“变废为宝”，制备具有优异性能的无水石膏晶须。该方法不但降低了石膏晶须的生产成本，而且保护了环境，对社会与环境的和谐发展产生较好的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种制备石膏晶须的方法
本专利技术属于无机材料
，具体涉及一种制备石膏晶须的方法。
技术介绍
晶须在结晶时原子结构排列高度有序，以致于容纳不下能够消弱晶体的较大缺陷，如颗粒界面、空洞、位错及结构不完整等，近乎完整晶体，致使晶须的强度接近材料原子间价键的理论强度，远远超过目前大量使用的其他增强材料。石膏晶须(即硫酸钙晶须CalciumSulfateWhisker，亦称硫酸钙微纤维，国际商品名称为ONODA-GPF)是一种新型的具有很高综合性能的无机材料。硫酸钙晶须分为无水、半水、二水三种，其中无水硫酸钙晶须强度最高。二水硫酸钙晶须在超过110℃使用时起不到晶须的增强作用，工业应用前景小；无水及半水硫酸钙晶须则具有较高的强度和使用价值。石膏晶须作为纤维状单晶体，具有完善的结构、完整的外形、特定的横截面、稳定的尺寸，是一种有着许多特殊性能的非金属材料，长径比通常在30-100之间，平均长度为30-400μm，平均直径为1-10μm。与其它短纤维相比，具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高、易进行表面处理、与橡胶塑料等聚合物的亲和能力强、毒性低等优点，而且价格在晶须中较低，具有其它晶须无可比拟的性能价格比。石膏晶须的应用范围非常广泛，主要用在造纸工业、复合材料增强、磨擦材料、环境工程材料、轻质建材、隔热材料、涂料、油漆、抗静电材料的制造等方面。目前，制备石膏晶须的方法较多，各种方法各有特色，但都存在生产成本高，产物含结晶水、长径比不均，生产方法控制条件苛刻等问题。石灰石污泥是在制造生石灰过程中所产生的石灰石破碎除尘调湿泥，宝钢在转炉炼钢生产过程中，为了造渣往往需要添加一定量的生石灰来调节钢渣碱度。因此，宝钢每年产生的石灰石污泥约20万吨。这些石灰石污泥作为废弃物，长期堆积，非常需要寻找一种有效处理途径。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种制备石膏晶须的方法，用于解决现有技术中缺乏利用石灰石污泥制备石膏晶须的方法的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种制备石膏晶须的方法，包括以下步骤：1)将石灰石污泥烘干，获得石灰石粉末；优选地，所述石灰石污泥中的主要成分为碳酸钙(CaCO3)。所述石灰石污泥中碳酸钙的含量≥90wt％。优选地，所述烘干温度为450-650℃。进一步地，所述烘干温度为500℃。优选地，所述烘干时间为2-4小时。优选地，所述石灰石粉末的粒径为1-10μm。2)取一定量的石灰石粉末中加入稀硫酸反应，生成硫酸钙；优选地，所述稀硫酸为工业生产中产生的硫酸废液。优选地，所述稀硫酸为硫酸水溶液。进一步地，所述稀硫酸的浓度为5-15wt％。优选地，所述反应时间为4±1小时。进一步地，所述反应时间为4小时。优选地，所述稀硫酸的加入量与石灰石粉末中碳酸钙的物质的量等量或过量。从而使碳酸钙充分反应。3)将步骤2)中获得的硫酸钙过滤后，加水配成硫酸钙溶液并控制其浓度，再加入硫酸锌作为催化剂，进行水热反应后，过滤即得半水石膏晶须；优选地，所述硫酸钙溶液为硫酸钙水溶液。优选地，所述硫酸钙溶液的浓度控制为10-30wt％。优选地，所述硫酸锌与石灰石粉末的加入的重量之比为1:15-25。进一步地，所述硫酸锌与石灰石粉末的加入的重量之比为1:20。优选地，所述水热反应的条件为：反应容器：高压釜；反应温度：120±5℃；反应时间：1±0.5小时。进一步地，所述水热反应的条件为：反应容器：高压釜；反应温度：120℃；反应时间：1小时。所述水热反应的原理为：颗粒状的二水石膏在高温水热条件下产生结构重组，晶体进行一维生长，变为纤维状的半水石膏晶须。优选地，所述过滤采用滤网过滤。所述滤网为常规使用的300目尼龙滤网。4)将半水石膏晶须干燥后，获得无水石膏晶须。优选地，所述干燥处理的条件为：处理容器：干燥炉；处理温度：220±10℃；处理时间：1±0.5小时。进一步地，所述干燥处理的条件为：处理容器：干燥炉；处理温度：220℃；处理时间：1小时。本专利技术还提供了一种石灰石污泥根据制备石膏晶须的方法在制备石膏晶须中的应用。如上所述，本专利技术的一种制备石膏晶须的方法，从废物再利用、保护环境的角度出发，将利用炼钢工业中产生的被视为废渣的石灰石污泥以及硫酸废液“变废为宝”，利用水热法将其转化为品质高(晶须长度为100-180μm，长径比60-100)、经济附加值高，应用范围较广泛的无水石膏晶须。本专利技术中制备的无水石膏晶须化学性质稳定，可广泛应用于造纸工业、复合材料增强、磨擦材料、环境工程材料、轻质建材、隔热材料、涂料、油漆、抗静电材料的制造等方面。本专利技术的一种制备石膏晶须的方法，通过设定优选的条件从而克服制备石膏晶须存在的长径比不均、含结晶水等问题。本专利技术中的一种制备石膏晶须的方法，属于典型的绿色化学工艺，完全符合可持续发展战略的要求，不但降低了石膏晶须的生产成本，而且保护了环境，应用于实际生产中将会对经济社会发展起到一定的推动作用，对社会与环境的和谐发展产生较好的影响。附图说明图1显示为本专利技术的一种制备石膏晶须的方法的工艺流程示意图图2显示为本专利技术中石膏晶须的扫描电镜SEM形貌图具体实施方式下面结合具体实施例进一步阐述本专利技术，应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。以下实施例所采用的原料和设备：1、原料石灰石污泥、硫酸废液，购自上海宝冶钢渣综合开发实业有限公司；水为自来水；硫酸锌，纯度97％，购自吴江市南磷精细化工有限公司。2、设备GCF-1L型高压釜，购自大连自控设备厂；SX2-4-10型干燥炉，购自马鞍山市电炉厂。实施例1如图1所示，将石灰石污泥在500℃烘干3小时后，获得粒径为1-10μm的石灰石粉末。取50g石灰石粉末，加入与石灰石粉末中主要成分碳酸钙等量或过量的5wt％稀硫酸进行反应4个小时，生成硫酸钙。将获得的硫酸钙过滤后，加水配成硫酸钙溶液并控制其溶液的浓度为10wt％，然后再加入与石灰石重量之比为1:20的硫酸锌作为催化剂，在控制温度在120℃的高压釜中进行水热1个小时后，取出过滤，滤料为半水石膏晶须，再将半水石膏晶须立即放入220℃的干燥炉中干燥1个小时，即得到无水石膏晶须。实施例2如图1所示，将石灰石污泥在500℃烘干3小时后，获得粒径为1-10μm的石灰石粉末。取50g石灰石粉末，加入与石灰石粉末中主要成分碳酸钙等量或过量的15wt％稀硫酸进行反应4个小时，生成硫酸钙。将获得的硫酸钙过滤后，加水配成硫酸钙溶液并控制其溶液的浓度为10wt％，然后再加入与石灰石重量之比为1:20的硫酸锌作为催化剂，在控制温度在120℃的高压釜中进行水热1个小时后，取出过滤，滤料为半水石膏晶须，再将半水石膏晶须立即放入220℃的干燥炉中干燥1个小时，即得到无水石膏晶须。实施例3如图1所示，将石灰石污泥在650℃烘干2小时后，获得粒径为1-10μm的石灰石粉末。取50g石灰石粉末，加入与石灰石粉末中主要成分碳酸钙等量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备石膏晶须的方法，包括以下步骤：1)将石灰石污泥烘干，获得石灰石粉末；2)取一定量的石灰石粉末中加入稀硫酸反应，生成硫酸钙；3)将步骤2)中获得的硫酸钙过滤后，加水配成硫酸钙溶液并控制其浓度，再加入硫酸锌作为催化剂，进行水热反应后，过滤即得半水石膏晶须；4)将半水石膏晶须干燥后，获得无水石膏晶须。

【技术特征摘要】
1.一种制备石膏晶须的方法，由以下步骤组成：1)将石灰石污泥烘干，获得石灰石粉末；2)取一定量的石灰石粉末中加入稀硫酸反应，生成硫酸钙；3)将步骤2)中获得的硫酸钙过滤后，加水配成硫酸钙溶液并控制其浓度，再加入硫酸锌作为催化剂，进行水热反应后，过滤即得半水石膏晶须；4)将半水石膏晶须干燥后，获得无水石膏晶须；步骤1)中，所述烘干温度为450-650℃；所述烘干时间为2-4小时；步骤3)中，所述硫酸锌与石灰石粉末的加入的重量之比为1:15-25；...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩甲兴，杨刚，王幼琴，金强，
申请(专利权)人：上海宝冶钢渣综合开发实业有限公司，中冶宝钢技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31