硫酸鈣晶須的制備方法

1、硫酸鈣晶須的制備方法硫酸鈣晶須在20世紀70年代由日、美、德等國著手研究，20世紀80年代開始 逐步應用。我國也緊隨其后，并在 21世紀初進行了工業(yè)化生產(chǎn)，其中沈陽立昂新材 料有限責任公司為國內(nèi)最早工業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)，洛陽亮東非金屬材料科技開發(fā)有限公 司為目前國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)產(chǎn)能最大的企業(yè)。硫酸鈣晶須有二水(CaS042H20)、半水(CaS040.5H20)和無水(CaSO4 )之分。其制備方法目前主要有水壓熱法和常壓 酸化法。硫酸鈣晶須具有高強度、高模量、高韌性、高絕緣性、耐磨耗、耐高溫、耐 酸堿、抗腐蝕、紅外線反射性良好、易于表面處理、易與聚合物復合、無毒等諸多優(yōu) 良的理化性能。制備原理：結(jié)

2、晶理論認為，硫酸鈣晶須的制備實質(zhì)上是顆粒狀的二水硫酸鈣失去結(jié)晶 水，轉(zhuǎn)變成半水或無水硫酸鈣的過程，生產(chǎn)實質(zhì)是一個溶解結(jié)晶-脫水的過程【1】，化學方 程式如下：caSO42H2o(顆粒狀)一 caso4 ( 1/2 ) H2O(纖維狀)+ ( 3/2 ) H2O. caso4 * (1/2) H2O(纖維狀)一caso4(纖維狀)+ (1/2)H2O.caso42H2o 的溶解過程：caso4.2H2o一ca2+ so42-+2ho.r 匕r 匕r2CaS04 *( 1/2 ) H2O 的結(jié)晶過程：ca2+ so42- +(1/2)H2O _ caso4 * (1/2) H2Ocaso4 ( 1

3、/2) H2O的脫水生成無水硫酸鈣晶須：caso4 ( 1/2)H2O 一 caso4+(1/2)H2O.制備技術(shù)：以石膏為原料以石膏為原料制備硫酸鈣晶須的方法主要有水熱法和常壓酸化法。水熱法是將小于2%的二水石膏懸浮液加到水壓熱器中處理，在飽和蒸汽壓下，二水石膏變成 變成細小針狀的半水石膏，再經(jīng)晶型話處理得到半水硫酸鈣晶須。該方法生產(chǎn)成 本高，應用受到限制。常壓酸化法是在一定溫度下，此法不需要壓熱器，且原料 的質(zhì)量分數(shù)大大提高，成本大幅度降低，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)【2-5】。鈣鹽和硫酸鹽為原料此法又稱微乳法，分別配置鈣鹽和硫酸鹽溶液，并進行機械攪拌，混合后輕微 攪拌，陳化24h得到硫酸鈣晶須。

4、適當?shù)年惢瘯r間對產(chǎn)物凈化與排列組裝有一 定作用【6】。檸檬酸廢渣為原料此法采用水熱法：把檸檬酸廢渣在變頻行星式球墨磨12h，過濾，與一定的水混合，調(diào)至PH至3 - 4,加入一定比例的晶種和添加劑，進行水熱反應，產(chǎn)物 經(jīng)過過濾、干燥，既得硫酸鈣晶須。制備的晶須平均長徑比約為50，轉(zhuǎn)化率超過90%，該方法充分利用檸檬酸廢渣，變廢為寶，具有重要的實際意義【7】。廢鹵渣為原料此法以海鹽鹵水經(jīng)石灰乳處理后的鹵渣為原料，加入工藝廢酸溶解、攪拌，調(diào) 至PH為2 - 3,加熱溶液至沸騰，此時，殘渣中大部分鈣離子已進入溶液中， 趁熱過濾，冷卻后的白色晶體既是硫酸鈣晶須所得產(chǎn)品純度98%，達到工業(yè)一級品標準。該反

5、應在常壓下進行，工藝路線簡單，且所有原料來源豐富，價格 低廉，且具有明顯的經(jīng)濟效益【8】。氨堿廠廢液與鹵水為原料該方法以氨堿廠蒸氨廢液和制鹽鹵水，將兩種原料以 1:51： 10的比例在結(jié)晶 器中混合生成二水硫酸鈣，再在加熱反應釜中常壓、105110 C，PH W 1的條件下沸騰0.5h，即生成半水纖維硫酸鈣，生成的產(chǎn)物長度可控制在020um之間，長徑比10.該纖維產(chǎn)品適于做塑料工業(yè)的填加劑【9】。利用煙氣脫硫副產(chǎn)石膏用石灰乳吸收二氧化硫后形成亞硫酸鈣料漿，加硫酸或通入廢煙氣，調(diào)至PH值至34，并加一定量的助品劑和氧化催化劑(加入量為 0.01%0.02% )，通入 空氣使其氧化，氧化后趁熱過濾

6、，洗滌后在90 C下干燥。采用這種方法可直接制得直徑約為12um、長度約為100mm的硫酸鈣晶須【10】。應用領(lǐng)域：復合材料的增強組元硫酸鈣晶須適合作為塑料，橡膠，聚氨酯，金屬的增強組元，在塑料中加入晶 須后，可提高材料的機械強度，耐熱性及尺寸穩(wěn)定性。制造摩擦材料在摩擦材料中加入一定量的硫酸鈣晶須后，可提高摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性及摩擦材 料的耐磨性，改善摩擦材料性能的同時，也延長了摩擦材料的使用壽命 【11】。用于環(huán)境工程由于硫酸鈣晶須具有較大的比表面積，可幫助過濾材料出去廢氣及污水中的有 害雜質(zhì)，故可以用于環(huán)境工程。硫酸鈣晶須的熔點為14500 C，可以在10000 C 下長期使用，對于某些高溫液

7、體、氣體的凈化，不需要冷卻，可以直接進行 凈化處理【12-14】。制造難燃紙張美國采用硫酸鈣晶須，日本采用碳酸鈣晶須作為無機纖維與多種無機物混合均 制造出了性能優(yōu)異的無極紙張，這樣的紙張難燃，適合于室內(nèi)裝飾【15】。瀝青改性及SMA結(jié)構(gòu)路面硫酸鈣晶須可作為瀝青填料及增強劑使用，它對提高瀝青的軟化溫度有著決定性的影響，在瀝青中加入18 % (重量百分數(shù))的硫酸鈣晶須后，軟化點可提高200 C 以上。目前，國外最流行的高等級公路路面為瀝青瑪蹄脂碎石混合料面層結(jié)構(gòu)， 簡稱為SMA結(jié)構(gòu)。涂料、油漆加入晶須的涂料和油漆附著能力強，耐高溫，絕緣性好。技術(shù)指標：長度2002000um,直徑120um,長徑比

8、50200；純度(硫酸鈣晶 須主含量90-95 %,與原料相關(guān))；密度2.96g/cm 3。耐高溫性：硫酸鈣晶須的 耐高溫性超過石棉，1800 C加熱2小時僅失重0.75 %，而同樣條件下石棉失重 13.77 %。小結(jié)：硫酸鈣晶須具有耐高溫，抗化學腐蝕，韌性好，強度高阻燃性強，無毒等優(yōu)點。價格低廉，性能優(yōu)良，且具有極好的性價比，屬于高性能，高附加值的石 膏系列產(chǎn)品。在增強組元，環(huán)境材料，提高瀝青軟化溫度等方面具有良好的應 用前景，市場潛力巨大?！?】劉撰伯，魏金照，孫麗玲，凝膠材料一水泥、石灰、石膏的生產(chǎn)和性能M，上海同濟大學出版社1990:14.【2】 李愛玲.天然石膏及其開發(fā)利用研究進展J

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