硫酸钙晶须的制备方法
硫酸钙晶须的制备方法
硫酸钙晶须在20世纪70年代由日、美、德等国着手研究，20世纪80年代开始逐步应用。我国也紧随其后，并在21世纪初进行了工业化生产，其中沈阳立昂新材料有限责任公司为国内最早工业化生产的企业，洛阳亮东非金属材料科技开发有限公司为目前国内工业化生产产能最大的企业。硫酸钙晶须有二水（CaSO4·2H2O）、半水（CaSO4·0.5H2O）和无水（CaSO4）之分。其制备方法目前主要有水压热法和常压酸化法。硫酸钙晶须具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能。
制备原理：结晶理论认为，硫酸钙晶须的制备实质上是颗粒状的二水硫酸钙失去结晶水，转变成半水或无水硫酸钙的过程，生产实质是一个溶解-结晶-脱水的过程【1】，化学方程式如下：caso4.2H2o(颗粒状)→caso4·（1/2）H2O(纤维状)+（3/2）H2O. caso4·（1/2）H2O(纤维状)→caso
4(纤维状)+(1/2)H2O.
(1)c aso4.2H2o的溶解过程：caso4.2H2o→ca2++ so42-+2H2O.
(2)c aso4·（1/2）H2O的结晶过程：ca2++ so42-+(1/2)H2O→
caso4·（1/2）H2O
(3)c aso4·（1/2）H2O的脱水生成无水硫酸钙晶须：caso4·（1/2）
O→caso4+(1/2)H2O.
H
2
制备技术：
（1）以石膏为原料
以石膏为原料制备硫酸钙晶须的方法主要有水热法和常压酸化法。水热法是将小于2%的二水石膏悬浮液加到水压热器中处理，在饱和蒸汽压下，二水石膏变成变成细小针状的半水石膏，再经晶型话处理得到半水硫酸钙晶须。该方法生产成本高，应用受到限制。常压酸化法是在一定温度下，此法不需要压热器，且原料的质量分数大大提高，成本大幅度降低，易于实现工业化生产【2-5】。
（2）钙盐和硫酸盐为原料
此法又称微乳法，分别配置钙盐和硫酸盐溶液，并进行机械搅拌，混合后轻微搅拌，陈化24h得到硫酸钙晶须。适当的陈化时间对产物净化与排列组装有一定作用【6】。
（3）柠檬酸废渣为原料
此法采用水热法：把柠檬酸废渣在变频行星式球墨磨12h，过滤，与一定的水混合，调至PH至3﹣4，加入一定比例的晶种和添加剂，进行水热反应，产物经过过滤、干燥，既得硫酸钙晶须。制备的晶须平均长径比约为50，转化率超过90%，该方法充分利用柠檬酸废渣，变废为宝，具有重要的实际意义【7】。（4）废卤渣为原料
此法以海盐卤水经石灰乳处理后的卤渣为原料，加入工艺废酸溶解、搅拌，调至PH为2﹣3，加热溶液至沸腾，此时，残渣中大部分钙离子已进入溶液中，趁热过滤，冷却后的白色晶体既是硫酸钙晶须所得产品纯度>98%，达到工业一级品标准。该反应在常压下进行，工艺路线简单，且所有原料来源丰富，价格低廉，且具有明显的经济效益【8】。
（5）氨碱厂废液与卤水为原料
该方法以氨碱厂蒸氨废液和制盐卤水，将两种原料以1:5～1：10的比例在结晶器中混合生成二水硫酸钙，再在加热反应釜中常压、105～110℃，PH≦1的条件下沸腾0.5h，即生成半水纤维硫酸钙，生成的产物长度可控制在0～20um之间，长径比>10.该纤维产品适于做塑料工业的填加剂【9】。
（6）利用烟气脱硫副产石膏
用石灰乳吸收二氧化硫后形成亚硫酸钙料浆，加硫酸或通入废烟气，调至PH值至3～4，并加一定量的助品剂和氧化催化剂（加入量为0.01%～0.02%）,通入空气使其氧化，氧化后趁热过滤，洗涤后在90℃下干燥。采用这种方法可直接制得直径约为1～2um、长度约为100mm的硫酸钙晶须【10】。
应用领域：
（1）复合材料的增强组元
硫酸钙晶须适合作为塑料，橡胶，聚氨酯，金属的增强组元，在塑料中加入晶
须后，可提高材料的机械强度，耐热性及尺寸稳定性。
（2）制造摩擦材料
在摩擦材料中加入一定量的硫酸钙晶须后，可提高摩擦系数的稳定性及摩擦材
料的耐磨性，改善摩擦材料性能的同时，也延长了摩擦材料的使用寿命【11】。（3）用于环境工程
由于硫酸钙晶须具有较大的比表面积，可帮助过滤材料出去废气及污水中的有
害杂质，故可以用于环境工程。硫酸钙晶须的熔点为14500℃，可以在10000℃
下长期使用，对于某些高温液体、气体的净化，不需要冷却，可以直接进行
净化处理【12-14】。
（4）制造难燃纸张
美国采用硫酸钙晶须，日本采用碳酸钙晶须作为无机纤维与多种无机物混合均制造出了性能优异的无极纸张，这样的纸张难燃，适合于室内装饰【15】。（5）沥青改性及SMA结构路面
硫酸钙晶须可作为沥青填料及增强剂使用，它对提高沥青的软化温度有着决定性的影响，在沥青中加入18％（重量百分数）的硫酸钙晶须后，软化点可提高200℃以上。目前，国外最流行的高等级公路路面为沥青玛蹄脂碎石混合料面层结构，简称为SMA结构。
（6）涂料、油漆
加入晶须的涂料和油漆附着能力强，耐高温，绝缘性好。
技术指标：长度200—2000um,直径1—20um,长径比50—200；纯度（硫酸钙晶须主含量>90-95％,与原料相关）；密度2.96g/cm3 。耐高温性：硫酸钙晶须的耐高温性超过石棉，1800℃加热2小时仅失重0.75％，而同样条件下石棉失重
13.77％。
小结：硫酸钙晶须具有耐高温，抗化学腐蚀，韧性好，强度高阻燃性强，无毒等优
点。价格低廉，性能优良，且具有极好的性价比，属于高性能，高附加值的石膏系列产品。在增强组元，环境材料，提高沥青软化温度等方面具有良好的应用前景，市场潜力巨大。
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硫酸钙晶须的制备方法
硫酸钙晶须的制备方法 硫酸钙晶须在20世纪70年代由日、美、德等国着手研究，20世纪80年代开始逐步应用。我国也紧随其后，并在21世纪初进行了工业化生产，其中沈阳立昂新材料有限责任公司为国内最早工业化生产的企业，洛阳亮东非金属材料科技开发有限公司为目前国内工业化生产产能最大的企业。硫酸钙晶须有二水（CaSO4·2H2O）、半水（CaSO4·0.5H2O）和无水（CaSO4）之分。其制备方法目前主要有水压热法和常压酸化法。硫酸钙晶须具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能。 制备原理：结晶理论认为，硫酸钙晶须的制备实质上是颗粒状的二水硫酸钙失去结晶水，转变成半水或无水硫酸钙的过程，生产实质是一个溶解-结晶-脱水的过程【1】，化学方程式如下：caso4.2H2o(颗粒状)→caso4·（1/2）H2O(纤维状)+（3/2）H2O. caso4·（1/2）H2O(纤维状)→caso 4(纤维状)+(1/2)H2O. (1)c aso4.2H2o的溶解过程：caso4.2H2o→ca2++ so42-+2H2O. (2)c aso4·（1/2）H2O的结晶过程：ca2++ so42-+(1/2)H2O→ caso4·（1/2）H2O (3)c aso4·（1/2）H2O的脱水生成无水硫酸钙晶须：caso4·（1/2） O→caso4+(1/2)H2O. H 2 制备技术： （1）以石膏为原料 以石膏为原料制备硫酸钙晶须的方法主要有水热法和常压酸化法。水热法是将小于2%的二水石膏悬浮液加到水压热器中处理，在饱和蒸汽压下，二水石膏变成变成细小针状的半水石膏，再经晶型话处理得到半水硫酸钙晶须。该方法生产成本高，应用受到限制。常压酸化法是在一定温度下，此法不需要压热器，且原料的质量分数大大提高，成本大幅度降低，易于实现工业化生产【2-5】。 （2）钙盐和硫酸盐为原料 此法又称微乳法，分别配置钙盐和硫酸盐溶液，并进行机械搅拌，混合后轻微搅拌，陈化24h得到硫酸钙晶须。适当的陈化时间对产物净化与排列组装有一定作用【6】。
硫酸钙晶须简介
硫酸钙晶须简介硫酸钙晶须，又称石膏晶须，国际商品名称为“ONOPA-GPF”，是无水硫酸钙的纤维状单晶体，白色疏松针状物，具有完善的结构、完整的外形、特定的横截面、稳定的尺寸，其平均长径比一般为20~50。微溶于水，在水溶液中呈中性。具有颗粒状填料的细度、短纤维填料的长径比、耐高温、耐酸碱性、抗化学腐蚀、韧性好、电绝缘性好、强度高、易进行表面处理，与树脂、塑料、橡胶相容性好，能够均匀分散，pH值接近中性。优良的增强功能和阻燃性。和其他无机晶须相比，硫酸钙晶须是无毒的绿色环保材料。 硫酸晶须的性能优良、应用广泛。（1）复合材料增强：硫酸晶须适合作为塑料、橡胶、聚氨酯、金属及陶瓷的增强组元。在塑料和橡胶中加入硫酸晶须可以起增强增韧的作用，还可以使制品的可加工性增强，成型收缩率降低，表面光洁度提高。可提高机械强度、耐热性。（2）摩擦材料：硫酸晶须无毒，适合作石棉代用品。西方国家已禁止在摩擦材料中使用石棉，特别轿车摩擦片。硫酸晶须，可提高摩擦系数的稳定性及耐磨性。（3）环境工程：石膏晶须因其具有较大比较表面积，可用作过滤材料除去废气及废水中的有害杂质。（4）沥青改性：用于沥青料及增强剂，提高沥青的软化温度。（5）涂料和油漆：加入石膏晶须的涂料和油漆附着能力强、耐温、绝缘性好。（6）
加入无水硫酸钙晶须可提高环氧树脂黏结强度。其增强效果超过石英粉、氧化铝、白炭黑、超细硅酸铝等到添加剂。随着无水硫酸钙晶须的加大，环氧树脂黏结的拉伸强度和剪切强度均上升，但增大到一定值后反而下降。本公司采用硅烷偶联剂对无水硫酸钙晶须表面处理后，黏结强度可明显提高；将改性无水硫酸钙晶须与石英粉混合使用，黏结效果更佳。 一、优势 硫酸钙晶须添加到下游产品中的优势，是针对一般无机填料纤维而言的。现在塑料、橡胶和许多化工制品，均采用填充料以降低成本或提高相关性能：采用有机或无机纤维基体起增加作用。其中无机填料主要有：硅灰石、白碳黑、碳酸钙粉等；增强纤维主要有：玻璃纤维、碳纤维、硅灰石纤维和涤纶纤维等。一百根硫酸钙晶须的粗细，相当于一根玻璃纤维。由于晶须极细而又近乎完全结晶，结构中容不下会削弱晶体的较大缺陷，所以力学强度极高，等于临近原子间的力。硫酸钙晶须集聚有无机填料和增强纤维的优势于一身，应用于制品中，体现出优异的综合性能。主要有以下几个方面： （1）在薄壁制品中添加的优势 抛开硫酸钙晶须对薄壁制品其他性能的提高，单从薄壁制品加工的形状和尺寸的几何精度而言，硫酸钙晶须较玻璃纤维极具优势。薄壁制品的形状和尺寸对添加纤维的尺寸有严格的要求，纤维的长度、直径和长径比，对薄壁制品的外观质量及薄壁制品注射流动性产生决定性的影响。长径比适中，长度和直径越小，对薄壁制品的质量影响就越小。硫酸钙晶须长度为20-100um，直径1-3um；而玻璃纤维为长纤维，即使短切纤维也以毫米做计量单位。对
磷酸联产石膏晶须的技术现状和工艺可行性分析(中阿公司)
磷酸联产石膏晶须的技术现状和工艺可行性分析 1概述 1.1项目提出的背景 磷肥生产的主要原料是磷矿和硫酸，随着我国磷肥工业的快速发展，不可再生的磷矿资源已经成为我国重要的战略性资源之一。我国磷矿资源比较丰富，已探明资源总量仅次于摩洛哥，位居世界第二位。目前我国探明具有经济价值的磷矿仅有40.5亿吨，可采储量21亿吨，平均P2O5含量为23％，每年以1亿吨的惊人速度下降，P2O5>30％的磷矿仅有11.1亿吨，而正是这些未经精选的富矿支撑着我国高浓度复合肥的发展，国土资源部早已将磷矿列为2010年后不能满足国民经济发展需要的20个矿种之一。总体上，我国磷矿资源具有以下几个主要特点： 一是储量较大，分布集中。我国探明的资源储量比较丰富，但大部分地区所需磷矿均依赖云、贵、川、鄂四省供应，从而造成了“南磷北运，西磷东调”的局面，给交通运输、企业原料供应、生产成本带来较大影响。 二是中低品位矿多，富矿少。我国磷矿品位较差，P2O5平均含量在17％左右，富矿磷矿石只有13.83亿吨，占磷矿石总量的约8.5％，并主要分布在云、贵、川、鄂四省。因此，我国大部分的磷矿必须经过选矿富集后才能满足磷酸和高浓度磷复肥生产的需求。 三是难选矿多，易选矿少。在我国磷矿探明储量中，沉积型磷块岩（胶磷矿）多，占全国总储量的85%，其大部分为中低品位矿石同时我国磷矿90%是高镁磷矿其矿石中有用矿物的粒度细，和脉石结合紧密，不易解离，
一般需要磨细到200目颗粒占90%以上才能单体解离。因此，我国磷矿是世界上难选的磷矿石之一。 四是矿床开采难度大。我国磷矿床大部分成矿时代久远，埋藏深，岩化作用强，矿石胶结致密，且约有75%以上的矿层为薄至中厚层分布，通过倾斜至缓倾斜方式采出。这种特征给磷矿开采带来一系列技术难题，往往造成损失率高贫化率高和资源回收率低等问题。 尽管我国近年来在选矿技术方面有很大的提高，很多20%以下的磷矿可以进行选矿，但倒运量大、磷收率低，成本较高，尾矿堆存困难、污水污染严重，选矿收率仅为85-90%，甚至更低。 直接利用低品位磷矿进行磷肥生产仍是最经济的方法，如低品位普钙、钙镁磷肥、钙磷钾肥是很好的产品，但由于产品总养分低、水溶磷含量低、耗酸（或耗能）高、运费高、使用不便、市场有限，而我国多年来一直研究开发的隧道窑、回转窑、立式窑、立式转窑等热法技术，能耗偏高，尾矿成分复杂、配比、烧结工艺条件难以控制，距技术成熟路途遥远。我国开发的湿法低品位磷矿利用技术也不经济，磷矿预处理技术对矿的活性要求很高，氯磷酸钙法为了脱出氯离子需要消耗石灰乳、使用有机萃取剂、副产低价值氯化钙，硝酸磷肥工艺磷矿要求高、脱钙能耗高、流程过于繁琐，重要的是湿法技术产生大量低品质石膏，因此无法实现大规模、低成本的工业化。所以目前低品位磷矿使用技术均不成熟或不经济，尚无大规模工业化的可行性。 我国主要采用的是湿法技术，一般采用硫酸法生产，副产大量的石膏难以利用，并造成严重的污染。我国磷石膏的排放量随着高浓度磷复肥产
硫酸钙晶须生产工艺
目前，制取硫酸钙晶须的方法主要由水压热法和常压酸化法。水压热法，将天然石膏精制后得到的二水硫酸钙配制成水溶液，放入水压热容器中，在一定的温度和压力下，二水硫酸钙转变为针状的半水硫酸钙晶体。常压酸化法，将天然石膏或石灰、石灰乳与硫酸或废酸合成二水硫酸钙，在一定温度和酸性条件下，转变为针状或纤维状半水硫酸钙晶须。 制备原理 结晶理论认为，硫酸钙晶须的制备实质上是颗粒状的二水硫酸钙失去结晶水，转变为半水或无水硫酸钙的过程，生成实质是一个溶解—结晶—脱水的过程，化学反应方程式如下： 制备技术现状 （1）石膏为原料 以石膏为原料制备硫酸钙晶须的方法主要有水热法和常压酸化法。水热法是将小于2%的二水石膏悬浮液加到水压热器中处理，在饱和蒸汽压力下，二水石膏变为细小针状的半水石膏，再经晶形稳定化处理得到半水硫酸钙晶须。该方法生产成本高，应用受到限制。常压酸化法是在一定温度下，高浓度二水石膏悬浮液在酸性溶液中可以转变为针状半水硫酸钙晶须。与水压热法相比，此方法不需要压热器，且原料的质量分数大大提高，成本大幅度降低，易于实现工业化生产。 （2）钙盐和硫酸盐为原料 此法又称为微乳法，分别配置钙盐和硫酸盐溶液，并进行机械搅拌，混合后轻微搅拌，陈化24h得到硫酸钙晶须。适当的陈化时间对产物净化与排列组装有一定作用。 （3）柠檬酸废渣为原料 此法采用水热法：把柠檬酸废渣在变频行星式球墨磨12h，过滤，与一定的水混合，调PH至3~4，加入一定比例的晶种和添加剂，进行水热反应，产物经过过滤、干燥，既得硫酸钙晶须。所制备的晶须平均长径比约为50，转化率超过90%。该方法充分利用柠檬酸废渣，变废为宝，具有重要的实际意义。 （4）废卤渣为原料 此法以海盐卤水经石灰乳处理后的卤渣为原料，加入工艺废酸溶解、搅拌，调节PH为2~3，加热溶液至沸腾，此时，残渣中大部分钙离子已进入溶液中，趁热过滤，冷却后的白色结晶即为硫酸钙晶须。所得产品纯度＞98%，达到工业一级品的标准。该反应在常压下进行，工艺路线简单，且所用原料来源丰富，价格低廉，具有明显的经济效益。 （5）氨碱厂废液与卤水为原料 该方法以氨碱厂蒸氨废液和制盐卤水，将两种原料以1：5 ～1：10的比例在结晶器中混合生成二水硫酸钙，再在加热反应釜中在常压、105 ～110℃，PH≤1的条件下沸腾0.5h，即生成半水纤维硫酸钙。生成的产物长度可控制在0～20μ m之间，长径比＞10.该纤维产品适于做塑料工业的填加剂。 （6）利用烟气脱硫副产石膏 二氧化硫是污染环境的首要污染物，每年全球寒流燃料燃烧排放到大气中的二氧化硫高达2亿吨左右。用石灰乳吸收二氧化硫后形成亚硫酸钙料浆，加硫酸或通入废烟气，调整PH值至3～4，并家一定量的助晶剂和氧化催化剂（加入量为0.01%～0.02%），通入氧气或空气使其氧化，氧化后趁热过滤，洗涤后在90℃下干燥。采用这种方法可直接制得直径约为1～2μm、长度约为100mm的硫酸钙晶须。 硫酸钙晶须的性能 1.在薄壁制品中添加的优势（从薄壁制品加工是形状和尺寸的几何精度而言，有优势） 2.尺寸稳定性好 3.提高制品的表面光洁度 4.提高制品的耐热温度 5.减少对设备的磨损 6.增韧和增强 7.提高模具的充满程度
硫酸钙晶须项目调研
硫酸钙晶须调研报告 一、硫酸钙晶须的研发现状 硫酸钙晶须的研究工作开始于20 世纪70 年代，1975 年日本某陶瓷研究所首先对硫酸钙晶须展开了正式的研究，其目的主要是实现生石膏的有效利用：提高石膏产量、排除过剩副产品。到1987 年为止，日本己经建成了月产量20万吨的硫酸钙晶须生产中试成套设备，生产出了各种型号的晶须产品，成为20 世纪80 年硫酸钙晶须产业起步发展的中坚力量。然而，国外（诸如日本、美国、德国等）对硫酸钙晶须的开发仍处于中试阶段，尚未形成工业化大规模生产。有如下几方面原因：1、欧美等地区的石膏资源贫乏，原料不足，采用废石膏则会影响晶须产品的质量；2、硫酸钙晶须生长的影响因素较多，反应条件、生长形貌控制困难；3、制备复合材料时，晶须的改性工艺、添加工艺等研究进展缓慢，应用受限。 20 世纪90 年代初，我国开始了针对硫酸钙晶须制备及改性工艺方面的研究工作。目前，国内从事硫酸钙晶须产品应用研究的科研院校主要有：中科院化工冶金研究所、中科院青海盐湖所、东北大学、北京化工大学、武汉工业大学、广东工业大学及部分生产厂家等，现已开发出多种硫酸钙晶须的制备方法及应用工艺；并在21世纪初进行了工业化生产。 二、硫酸钙晶须的应用方向 硫酸钙晶须与其他晶须产品相比性价比高，同时绿色环保无污染，既可以作为复合材料中的增强组元、无机填充料等，也可以起耐磨、净化过滤、阻燃、增加白度等效果，其应用相当广泛。目前研究的主要领域包括：复合材料的增强和耐磨，沥青的改性，环境工程中药品饮品的过滤、废水废气的处理，涂料和油漆的改性，纸张的处理等。 2.1硫酸钙晶须作为增强组元 硫酸钙晶须适合作为塑料、橡胶、聚氨酯、金属的增强组元。如在塑料中加入晶须后，可提高材料的机械强度、耐热性及尺寸稳定性。
年产10000吨硫酸钙(石膏)晶须项目
年产10000吨硫酸钙（石膏）晶须项目 一、项目简介 随着生产和社会的不断发展，人们对材料的要求将越来越高，诸如具有高的抗拉强度、模量、导热性、热畸比变温度以及较低的热膨胀特性等。因为复合材料的各种组分协同发挥作用，能满足应用上的各项要求，所以复合材料的研究和应用越来越受到人们的重视。 晶须是我国“863”高新技术研究课题之一，也是复合材料中最为重要的增强组元，以晶须为增强组元可制得性能优异的复合材料。美国、日本等工业发达国家对晶须的研究与开发极为重视，已开发并应用了多种晶须。自80年代初期开始，我国重点对碳化硅、氧化铝、氮化硅等晶须进行研究，取得了突破性地进展；碳化硅、氮化硅等晶须性能优异，但价格昂贵，如碳化硅晶须每吨售价达300万元人民币，因此应用领域受到限制，只能用于某些特殊的产品。硫酸钙晶须正是为了克服晶须价格过高这一问题而开发出来的。东北大学矿物粉体研究中心经过多年的探索研究，已使石膏精须的价格降到每吨一万元左右，并且实现了工业化生产。 二、项目区概况 1、市情
三门峡市位于河南省西部，地处豫、陕、晋三省交界地带，是伴随着万里黄河第一坝——三门峡大坝的建设而崛起的一座以工业为主、综合发展的新兴城市。辖区总面积10496平方公里，总人口222万，市区人口38万人。现辖三县（渑池县、陕县、卢氏县）、二市（灵宝市、义马市）、一区（湖滨区）和三门峡经济技术开发区、三门峡工业园。区位优势明显，交通便利。三门峡地处黄河中游，是豫、陕、晋三省交通枢纽，陇海铁路、连霍高速公路、310国道、正在建设中的郑（州）西（安）高速铁路贯通东西；209国道、三运高速公路、拟建中的临（汾）三（亚）高速公路沟通南北。距郑州、西安、洛阳、运城机场分别290公里、200公里、110公里、50公里，境内公路成网，通衢四方。三门峡既是中原的西大门，也是西部的前沿阵地，起着承东启西的纽带作用，是豫、陕、晋三省交界处的交通枢纽和区域性中心城市。矿产资源丰富，独具特色。三门峡市是河南省乃至全国重要的资源基地，矿产资源得天独厚。目前已发现矿藏66种，其中已探明储量的有57种，保有储量居河南省前三位的有31种，现已开发利用27种，其中黄金、铝矾土、煤炭是三大优势矿产资源。基础条件优越，水电充足。三门峡坚持以创建园林城市为目标，不断完善城市道路设施，优化美化城市环境，城区交通、通讯设施齐全，商贸、金融、娱乐网点众多，服务周到，是理想的居住、创业之地。三门峡现有电力装机容量333万千瓦。全市年均水资源总量为29亿立方米，充足的水、电供应为大工业生
硫酸钙晶须聚丙烯复合材料的制备与性能
硫酸钙晶须/聚丙烯复合材料的制备与性能聚丙烯(PP)具有力学性能优良、结晶度较高、耐热性良好、化学稳定性优异和抗弯曲疲劳、抗龟裂性好等优点,但作为工程材料应用时,材料的强度和韧性往往不能兼得,材料往往强度高而韧性低,或者韧性高而强度低。因此,实际应用中,通常对PP材料进行针对性的改性,提高强度或者韧性,以拓展其使用领域。 为了改善PP材料的力学性能,本研究利用天然的硫酸钙晶须为主要增强材料,在对晶须进行改性的基础上,用于改性PP,研究了硫酸钙晶须(CSW)/PP复合材料的力学、结晶、流变、加工等性能。首先,研究钛酸酯偶联剂(NDZ)接枝CSW。 获得了不同接枝率的改性硫酸钙晶须(OCSW),然后将OCSW与PP进行熔融共混。结果表明,NDZ能够明显改善CSW与PP的相容性。 具有适当接枝率的OCSW与PP基体具有良好的界面作用,并作为复合材料中的应力集中物对基体发挥了明显的增强效果。其次,系统研究了OCSW/PP复合材料的性能。 选取接枝率为2.0%的OCSW改性PP制备OCSW/PP复合材料。结果表明,与CSW/PP复合材料相比,OCSW/PP复合材料的综合力学性能更好、诱导?晶成核的OCSW临界含量更低、结晶温度更低。 随着OCSW含量的增加,OCSW/PP复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均先增大后降低,OCSW的最佳含量在5 wt%~10 wt%。OCSW对PP的流变性能与动态力学性能影响较大。 OCSW对PP熔体具有增粘作用。随着OCSW含量的增加,复合材料的晶体尺寸逐渐减小。 OCSW/PP复合材料的最佳注塑工艺为料筒温度190℃,模具温度为30℃。再
硫酸钙晶须制备及应用研究进展
有色金属科学与工程第9卷第3期 2018年6月Vol.9，No.3Jun.2018Nonferrous Metals Science and Engineering 文章编号：1674-9669（2018）03-0034-08 DOI ：10.13264/https://www.docsj.com/doc/401502995.html,ki.ysjskx.2018.03.007 我国石膏矿产资源丰富，现今已探明矿藏资源达576亿t ，另外工业副产品脱硫石膏[1]年产量高达1亿t ，原 料资源丰富，目前我国硫酸钙晶须产量在1万t.硫酸 钙晶须由于其独特的结构形貌，广泛应用于新材料、收稿日期：2018-04-10 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51364014）；江西省高校专业综合改革试点项目（SZG-14-01-01）；江西理工大学博士启动基金项目（jxxjbs17034）； 江西省教育厅科学技术研究项目（GJJ170547） 通信作者：熊道陵（1965-），男，博士，教授，主要从事再生资源综合利用的研究，E-mail dlxiongcs@https://www.docsj.com/doc/401502995.html,.硫酸钙晶须制备及应用研究进展 王露琦， 熊道陵，李洋，宗毅，曹雪文，欧阳少波（江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州341000）摘要:硫酸钙晶须是由石膏矿或工业副产品脱硫石膏制备而得，它是一种形貌完整，长径比大，比表面积大，横截面均匀的亚纳米纤维材料，是一种性能良好的改性剂.但是由于当前制备的硫酸钙晶须产率低，质量差等问题，导致硫酸钙晶须在大范围应用上受到一定的限制.文中着重介绍了硫酸钙晶须的结构形貌特征与形成机理，详细阐述了国内外制备硫酸钙晶须的方法，介绍了常压酸化法、水热合成法、离子交换法、微乳液法等制备工艺的研究进展，分析了不同制备方法的优缺点；同时介绍了硫酸钙晶须在材料改性、环境保护等领域的应用.对深入研究硫酸钙晶须制备及作用机理具有的重要意义，为硫酸钙晶须未来应用以及矿产资源综合回收利用提供了科学性指导. 关键词：硫酸钙晶须;机理;制备;应用 中图分类号：TF111.3；TG146.27文献标志码：A Progress in the preparation and application of calcium sulfate whiskers WANG Luqi ，XIONG Daoling ，LI Yang ，ZONG Yi ，CAO Xuewen ，OUYANG Shaobo （School of Metallurgy and Chemical Engineering ，Jiangxi University of Science and Technology ，Ganzhou 341000，China ） Abstract:The calcium sulfate whiskers(CSW),made from gypsum mine or desulfurized gypsum,are a kind of industrial by -product.They are sub -nanofibrous materials used as the modifying agents,with good shape,large length-diameter ratio,large specific surface area and uniform cross section.Their wide use is limited by their low yield and poor quality.Their morphology and formation mechanism were focused first in the paper.Following it was the summary of their preparation methods at home and abroad.The research progress of preparation technologies such as atmospheric acidification,hydrothermal synthesis,ion exchange and micro-emulsion were introduced,and their advantages and disadvantages were both analyzed.Finally,their application in the field of material modification and environmental protection was discussed.This paper has an important influence on the further study of the preparation method and formation mechanism of CSW and can provide scientific guidance for its application in the future and comprehensive recycling of mineral resources. Keywords:calcium sulfate whiskers;mechanism;preparation;application
磷酸联产石膏晶须的技术现状和工艺可行性分析(中阿公司)
. . 磷酸联产石膏晶须的技术现状和工艺可行性分析 1概述 1.1项目提出的背景 磷肥生产的主要原料是磷矿和硫酸，随着我国磷肥工业的快速发展，不可再生的磷矿资源已经成为我国重要的战略性资源之一。我国磷矿资源比较丰富，已探明资源总量仅次于摩洛哥，位居世界第二位。目前我国探明具有经济价值的磷矿仅有40.5亿吨，可采储量21亿吨，平均P2O5含量为23％，每年以1亿吨的惊人速度下降，P2O5>30％的磷矿仅有11.1亿吨，而正是这些未经精选的富矿支撑着我国高浓度复合肥的发展，国土资源部早已将磷矿列为2010年后不能满足国民经济发展需要的20个矿种之一。总体上，我国磷矿资源具有以下几个主要特点： 一是储量较大，分布集中。我国探明的资源储量比较丰富，但大部分地区所需磷矿均依赖云、贵、川、鄂四省供应，从而造成了“南磷北运，西磷东调”的局面，给交通运输、企业原料供应、生产成本带来较大影响。 二是中低品位矿多，富矿少。我国磷矿品位较差，P2O5平均含量在17％左右，富矿磷矿石只有13.83亿吨，占磷矿石总量的约8.5％，并主要分布在云、贵、川、鄂四省。因此，我国大部分的磷矿必须经过选矿富集后才能满足磷酸和高浓度磷复肥生产的需求。 三是难选矿多，易选矿少。在我国磷矿探明储量中，沉积型磷块岩（胶磷矿）多，占全国总储量的85%，其大部分为中低品位矿石同时我国磷矿90%是高镁磷矿其矿石中有用矿物的粒度细，和脉石结合紧密，不易解离，
一般需要磨细到200目颗粒占90%以上才能单体解离。因此，我国磷矿是世界上难选的磷矿石之一。 四是矿床开采难度大。我国磷矿床大部分成矿时代久远，埋藏深，岩化作用强，矿石胶结致密，且约有75%以上的矿层为薄至中厚层分布，通过倾斜至缓倾斜方式采出。这种特征给磷矿开采带来一系列技术难题，往往造成损失率高贫化率高和资源回收率低等问题。 尽管我国近年来在选矿技术方面有很大的提高，很多20%以下的磷矿可以进行选矿，但倒运量大、磷收率低，成本较高，尾矿堆存困难、污水污染严重，选矿收率仅为85-90%，甚至更低。 直接利用低品位磷矿进行磷肥生产仍是最经济的方法，如低品位普钙、钙镁磷肥、钙磷钾肥是很好的产品，但由于产品总养分低、水溶磷含量低、耗酸（或耗能）高、运费高、使用不便、市场有限，而我国多年来一直研究开发的隧道窑、回转窑、立式窑、立式转窑等热法技术，能耗偏高，尾矿成分复杂、配比、烧结工艺条件难以控制，距技术成熟路途遥远。我国开发的湿法低品位磷矿利用技术也不经济，磷矿预处理技术对矿的活性要求很高，氯磷酸钙法为了脱出氯离子需要消耗石灰乳、使用有机萃取剂、副产低价值氯化钙，硝酸磷肥工艺磷矿要求高、脱钙能耗高、流程过于繁琐，重要的是湿法技术产生大量低品质石膏，因此无法实现大规模、低成本的工业化。所以目前低品位磷矿使用技术均不成熟或不经济，尚无大规模工业化的可行性。 我国主要采用的是湿法技术，一般采用硫酸法生产，副产大量的石膏难以利用，并造成严重的污染。我国磷石膏的排放量随着高浓度磷复肥产
硫酸钙晶须说明-造纸
硫酸钙晶须说明-造纸版 硫酸钙晶须介绍： 硫酸钙晶须，别名：石膏晶须，石膏纤维；英文名称：Calcium Sulfate Whisker，缩写：CSW；化学式：CaSO4；国际商品名称为ONODA-GPF； 硫酸钙晶须是以石膏为原材料, 通过人为控制, 以单晶形式生长的，具有均匀的横截面、完整的外形、完善的内部结构的纤维状（须状）单晶体。其基本性能指标如下： 平均直径 1-8um 平均长度 30-200um 平均长径比 10～200 CaSO4含量≥98% 白度≥98% 熔点1450℃ 折光指数 1.585 水溶性(22℃) <1200ppm 密度 2.69ɡ/㎝3 松散密度 0.1-0.4ɡ/㎝3 抗张强度 20.5Gpa 抗张模量 178 Gpa 莫氏硬度 3-4 PH值 6-8 硫酸钙晶须具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能。 硫酸钙晶须集增强纤维和超细无机填料二者的优势于一体，可用于树脂、塑料、橡胶、涂料、油漆、造纸、沥青、摩擦和密封材料中作补强增韧剂或功能型填料；又可直接作为过滤材料、保温材料、耐火隔热材料、红外线反射材料和包覆电线的高绝缘材料。 硫酸钙晶须在改性造纸业中的用途及性能： 硫酸钙晶须是很好的造纸原料，长径比≥100的晶须，可代替部分或大部分纸浆（50%～70%）制造特种石膏纸；长径比≤50的晶须可作纸张的高级填料（15%～20%），可大大增加纸的产量，既降低了木材（木浆）消耗，又减少造纸厂中废水的排放。目前全国年消耗纸张30M～40Mt，仅按添加量1%计算，
硫酸钙晶须产品描述
硫酸钙晶须产品描述： 硫酸钙晶须是以生石膏为主要原料通过水热法生产的一种纤维材料，具有颗粒状填料的细度、短纤维填料的长径比、强度高、韧性好、耐高温、耐腐蚀、耐磨耗、电绝缘性好。硫酸钙晶须作为添加剂填充于制品中，具有尺寸稳定性好、提高制品表面光洁度和制品的耐热温度、减少对设备的磨损、对制品起到增韧和增强作用、降低磨耗、提高模具的充满程度、提高介电强度、提高熔融指数等优点，并且硫酸钙晶须无毒，在所有晶须产品中价格最低，性价比高。 硫酸钙晶须可广泛应用于增强塑料、摩擦材料、沥青改性、环境工程等方面，是一种新型、无毒、无公害的新材料，属绿色环保型产品，估计市场前景可望达到100万吨／年以上，具有广阔的市场应用前景。 硫酸钙晶须制备技术适应性较强，通过控制工艺参数即可控制产品的直径和长度，且产品尺寸均匀、品质高；生产能力大；生产过程对周边环境没有污染；生产工艺简单、成本低、易于工业化生产。 硫酸钙晶须生产过程中通过控制不同的操作参数，如温度、压力、石膏乳液的浓度、反应初始pH值、搅拌速度等，控制产品的直径、长度，可制备出直径为微米级或纳米级的硫酸钙晶须产品。 微米级硫酸钙晶须产品的基本性能如下： 密度：2.96 g/cm 3 松散密度：0.1-0.4 g/cm3 长度：50-200μm 直径：0.001-4μm 熔点：1450℃抗张强度：20.5GPa 抗张模量：178GPa 折光指数：1.585
水溶性（22℃）：＜1200 ppm 莫氏强度：3-4 硫酸钙晶须性能优良，应用广泛，其主要优势有： 硫酸钙晶须添加到下游产品中的优势，是针对一般无机填料纤维而言的。现在塑料、橡胶和许多化工制品，均采用填充料以降低成本或提高相关性能：采用有机或无机纤维基体起增加作用。其中无机填料主要有：硅灰石、白碳黑、碳酸钙粉等；增强纤维主要有：玻璃纤维、碳纤维、硅灰石纤维和涤纶纤维等。一百根硫酸钙晶须的粗细，相当于一根玻璃纤维。由于晶须极细而又近乎完全结晶，结构中容不下会削弱晶体的较大缺陷，所以力学强度极高，等于临近原子间的力。硫酸钙晶须集聚有无机填料和增强纤维的优势于一身，应用于制品中，体现出优异的综合性能。主要有以下几个方面： （1）在薄壁制品中添加的优势 抛开硫酸钙晶须对薄壁制品其他性能的提高，单从薄壁制品加工的形状和尺寸的几何精度而言，硫酸钙晶须较玻璃纤维极具优势。薄壁制品的形状和尺寸对添加纤维的尺寸有严格的要求，纤维的长度、直径和长径比，对薄壁制品的外观质量及薄壁制品注射流动性产生决定性的影响。长径比适中，长度和直径越小，对薄壁制品的质量影响就越小。硫酸钙晶须长度为20-100um，直径1-3um；而玻璃纤维为长纤维，即使短切纤维也以毫米做计量单位。对具体添加硫酸钙晶须和玻璃纤维的制品，如聚四氟乙烯片材，从实测和感官都体现了添加硫酸钙晶须的精细，而添加玻璃纤维在边、角地方有玻纤支出，显得粗糙。、
硫酸钙晶须在改性沥青中的应用-
硫酸钙晶须在改性沥青中的应用 一、众所周知，对沥青进行改性的目的是为了提高：沥青的高温稳定性（高温抗车辙能力）、低温抗裂性（低温柔软性）、抗剥落性、抗疲劳老化性以及店结能力等，进而提高路面的使用功能、延长路面的使用寿命、降低路面的养护费用，让道路建设者获得更好的社会效益和经济效益。 二、道路改性沥青：在高速公路、高等级公路、城市干道、机场跑道、桥面铺装、桥面伸缩缝、坝体防水、屋面防水等方面的应用，日益广泛，已呈现出巨大的市场需求。同时，诸如透水沥青、彩色道路沥青、超薄路面改性沥青、城市快铺改性沥青等也受到广泛关注。 三、沥青改性的方法，目前国内外主要有两种： 1、物理共混的方法（传统的方法），即采用搅拌、剪切等物理方法使改性剂均匀地分散在沥青中。 2、化学反应方法，即在改性剂（如聚合物）和沥青体系中加入引发剂，使之彼此间发生交联、接枝等化学变化，以形成网状结构，从而提高沥青的性能。 方法1在实际应用中仍存在一些问题（祥见陈庆的文章）；目前国内外使用较多的、简便的、取得成效的主要是方法2。 四、沥青改性剂，按黄卫东等人的分类，可分为：填料及填充料、聚合物、有机烃类、抗剥落剂、抗氧化剂、纤维等，其中聚合物是目前应用和研究得最为广泛的改性剂。狭义上的道路改性沥青，通常指的就是聚合物道路改性沥青。 五、用作沥青改性剂的聚合物，大致可分为三种类型： 1、橡胶类：如天然橡胶（NR），丁苯橡胶（SBR），氯丁橡胶（CR），丁二烯橡胶（BR），乙丙橡胶（EPDM），以及废旧的汽车轮胎等。 2、热塑性弹性体：如SBS（苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物），SIS（苯乙烯—异戊二烯嵌段共聚物）等。 3、树脂类：（1）热塑性树脂：如PE（聚乙烯），PVC（聚氯乙烯），APP（无规聚丙烯），PV （聚酰胺），EVA（乙烯—醋酸乙烯共聚物）等。（2）热固性树脂：如EP（环氧树脂）。丙烯酸树脂等。 常用的沥青改性剂有：粉末SBS；废PE（废聚乙烯）；废胶粉（废旧汽车轮胎之类）；还有纳米材料、有机硅、硅藻土等。从环境保护和降低工程造价出发，采用废旧橡胶物、废塑料、无机材料（如硫酸钙晶须）等作为沥青改性剂的研发工作，正在积极展开。 六、作为沥青改性剂的聚合物的选择，应从5个方面来考虑，即：1、与沥青的相容性；2、在与沥青混合的温度下不能分解；3、易加工和批量生产；4、在使用过程中能始终保持原有的优良性能；5、在经济上要合算。有关祥细内容参见陈庆的文章。 七、影响改性沥青的改性效果的因素： 1、改性剂（如聚合物）方面： （1）不同的聚合物有不同的改性效果； （2）同一种聚合物，粒子的大小不同、加入量的不同，也有不同的改性效果。 2、沥青方面： （1）沥青的主要成分有：沥青质、胶质、芳香烃、饱和烃等。 （2）沥青本身的各组分的组成比例，对改性效果的影响显著。当饱和烃为8-12%、芳香烃及树脂为85-89%、沥青质为1-5%时，与聚合物的相容性好，则被聚合物改性的效果也好。 3、生产工艺方面： 为了使改性剂能够均匀地充分地分散在沥青中，还应确定合适的反应设备（搅拌机）、温度
半水硫酸钙晶须水化过程
第２９卷第１０期２００８年１０月 东北大学学报（自然科学版） ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ｖ０１．２９．Ｎｏ．１０ Ｏｃｔ．２００８半水硫酸钙晶须水化过程 韩跃新，王宇斌，袁致涛，印万忠 （东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳１１０００４） 摘要：对半水硫酸钙晶须水化产物进行了形貌的实时、非实时观测和ＸＲＤ分析．结果表明半水硫酸钙晶须水化过程的显著特点在于其晶型和形貌的改变及由此引起的长径比减小；半水硫酸钙晶须的水化过程包括３个阶段：半水硫酸钙晶须水化初始期，二水硫酸钙晶须生成期，二水硫酸钙晶须的粗化溶解及新的二水硫酸钙晶体生成期．半水硫酸钙晶须的水化过程与半水石膏的水化过程略有不同． 关键词：半水硫酸钙；晶须；晶型；形貌；水化过程 中图分类号：ＴＤ９８５文献标识码：Ａ文章编号：１００５—３０２６（２００８）１０．１４９０—０４ ＨｙｄｒａｔｉｏｎｏｆＨｅｍｉｈｙｄｒａｔｅｄＣａｌｃｉｕｍＳｕｌｆａｔｅ Ｗｈｉｓｋｅｒｓ ＨＡＮＹｕｅ—ｘｉｎ，ＷＡＮＧＹｕ—ｂｉｎ，ＹＵＡＮＺｈｉ—ｔａｏ，ＹＩＮＷａｎ?ｚｈｏｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ＆ＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０００４，Ｃｈｉｎａ，Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ：ＷＡＮＧＹｕ－ｂｉｎ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｙｕｂｉｎ１９７２＠ｓｉｎａ．ＣＯＩＴＩ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｏｔｈｒｅａｌ—ｔｉｍｅａｎｄｏｕｔ—ｏｆ－ｔｉｍｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓａｎｄＸＲＤａｎａｌｙｓｉｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｓｆｒｏｍｔｈｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｈｅｍｉｈｙｄｒａｔｅｄｃａｌｃｉｕｍｓｕｌｆａｔｅｗｈｉｓｋｅｒｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｃｅ．．％ｓｉＳｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｍａｉｎｌｙｂｙｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｆｏｒｍａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｗｈｉｓｋｅｒｓａｎｄｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｗｈｉｓｋｅｒｓ’ａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｈｅｍｉｈｙｄｒａｔｅｄｃａｌｃｉｕｍｓｕｌｆａｔｅｗｈｉｓｋｅｒｓｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｓ，ｉ．ｅ．。ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｈｙｄｒａｔｉｏｎｏｆｈｅｍｉｈｙｄｒａｔｅｄ ｃａｌｃｉｕｍｓｕｌｆａｔｅｗｈｉｓｋｅｒｓ，ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｄｉｈｙｄｒａｔｅｄｃａｌｃｉｕｍｓｕｌｆａｔｅｗｈｉｓｋｅｒｓａｎｄｔｈｅｄｉｈｙｄｒａｔｅｄｃａｌｃｉｕｍｓｕｌｆａｔｅｗｈｉｓｋｅｒｓｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ／ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇｗｉｔｈｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｄｉｈｙｄｒａｔｅｄｃａｌｃｉｕｍｓｕｌｆａｔｅｉｎｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｆｏｒｍ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ．ｔｈｅｈｅｍｉｈｙｄｒａｔｅｄｃａｌｃｉｕｍｓｕｌｆａｔｅｗｈｉｓｋｅｒｓａｒｅｓｌｉｇｈｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｈｅｍｉｈｙｄｒａｔｅｄ ｇｙｐｓｕｍｉｎｈｙｄｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅｍｉｈｙｄｒａｔｅｄｃａｌｃｉｕｍｓｕｌｆａｔｅ；ｗｈｉｓｋｅｒｓ；ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｆｏｒｍ；ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ；ｈｙｄｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ 硫酸钙晶须又称石膏晶须，即硫酸钙纤维状单晶体，包括二水、半水、无水硫酸钙晶须３种¨Ｊ．由于半水、无水可溶硫酸钙晶须与水接触后可发生水化反应而导致其晶体结构和性能的破坏；无水死烧硫酸钙晶须虽然不存在水化问题，但其生产需要高温煅烧造成成本过高，因此有必要对半水硫酸钙晶须的水化过程等问题开展研究．关于人工合成的半水硫酸钙晶须的水化过程及其机理鲜见报道，众多学者仅对半水石膏的水化过程和机理进行过研究【２。９］，并倾向于认为其水化机理符合溶解析晶理论．与半水石膏相比，人工合成的半水硫酸钙晶须结晶好、纯度高、晶体缺陷少…，因而两者的水化过程和水化机理也不尽相同．鉴于此，本研究针对半水硫酸钙晶须水化过程中的形貌变化和物相组成进行了研究，并在此基础上对半水硫酸钙晶须水化过程进行了划分．１试验 １．１原料 制备半水硫酸钙晶须的原料取自湖北某石膏矿．制备方法为水热法，制备条件为反应温度１２０℃、二水硫酸钙质量分数５％、产品干燥温度１１０～１２０℃． １．２仪器设备 试验使用的仪器设备有：ＦＹＦ一１０型反应釜，用于合成半水硫酸钙晶须；ＤＭＢ５—２２３型电子生 收稿日期：２００７，０６—２９ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０５０２０１１）． 作者简介：韩跃新（１９６２一），男，内蒙占赤峰人，东北大学教授，博士生导师；印万忠（１９７０一），男，浙江临安人，东北大学教授。博士生导师．
工业副产石膏制硫酸钙晶须的现状及应用
综述专论 化工科技,2007,15(3):46～50 SCIENCE &TECHNOLO GY IN CH EMICAL INDUSTR Y 收稿日期:2006203202 作者简介:谭艳霞(19822),女,湖北孝感人,昆明理工大学 硕士研究生,主要从事无机材料的研究。 3基金项目:云南省教育厅科学研究基金项目(5Y0678D )。 工业副产石膏制硫酸钙晶须的现状及应用 谭艳霞,李沪萍,罗康碧,陈举恩 (昆明理工大学生物与化学工程学院,云南昆明650224) 摘 要:工业副产石膏是化学工业生产中一种常见的废渣,其主要成分为硫酸钙,用其来生产硫酸钙晶须,不仅可以变废为宝,而且可以缓解环境污染问题。作者归纳了硫酸钙晶须的主要用途,并针对利用工业副产石膏制备硫酸钙晶须的现状进行了综述。 关键词:硫酸钙晶须;工业副产石膏;制备 中图分类号:TQ 125.1+4 文献标识码:A 文章编号:100820511(2007)0320046205 硫酸钙晶须,又称石膏晶须,具有特定的横截面积、完整的外形和结构,其平均长径比通常在30～80之间,平均长度为30～150μm ,平均直径为1～4μm [1]。与其它短纤维相比,硫酸钙晶须具有耐高温(耐热性超过石棉,在1800℃下加热2h 仅失重0.75%,而同样条件下,石棉失重13.77%)、耐酸碱性、抗化学腐蚀性、韧性好、电绝缘性好、强度高、易进行表面处理以及和橡胶、塑料等聚合物的亲和性能强等优点[2]。与其它无机晶须相比,硫酸钙晶须是毒性最低的绿色环保材料。这些良好的特性,使硫酸钙晶须具有广泛的用途。 1 硫酸钙晶须的制备原理和方法 硫酸钙晶须与硫酸钙石膏一样,也有二水、半水和无水之分。目前国内研究较多的是半水和无水硫酸钙晶须。从近几年国内外的制备方法来看,其主要有水压热法和常压酸化法 [3] 。水压热法是 将质量分数小于2%的二水石膏悬浮液加到水压热器中处理,在饱和蒸汽压下,二水石膏变为细小针状的半水石膏,再经晶形稳定化处理,得到半水硫酸钙晶须。而常压酸化法是指在一定温度下,高浓度二水石膏悬浮液在酸性溶液中可以转变成针 状或纤维状半水硫酸钙晶须。生成硫酸钙晶须有 两种理论[4]:一是结晶理论(或称溶解沉淀理论);二是胶体理论(或称局部化学反应理论)。虽然这两种理论都得到很多学者的支持,但新近的研究者多数支持前者。结晶理论认为硫酸钙晶须的制备实质上是颗粒状的CaSO 4?2H 2O 向纤维状的半水或无水CaSO 4转化过程,生成过程本质是一个“溶解———结晶———脱水”的过程。 (1)CaSO 4?2 H 2O 的溶解过程CaSO 4?2H 2O (颗粒状) Ca 2++SO 2-4 +2H 2O (2)CaSO 4?0.5H 2O 的结晶过程 Ca 2++SO 2-4 +0.5H 2O CaSO 4?0.5H 2O (纤维状) (3)CaSO 4?0.5H 2O 脱水成无水硫酸钙晶须CaSO 4?0.5H 2O (纤维状) CaSO 4+0.5H 2O (纤维状) 2 工业副产石膏制硫酸钙晶须的现状 制备硫酸钙晶须通常直接采用天然石膏。随着中国经济的发展,对天然矿产资源的依赖性越来越大。虽然中国天然石膏储量丰富,但从长远来看,这种不可再生的石膏资源将愈来愈少,终究会枯竭。经百年挖掘的湖北应城石膏已基本枯竭的 现状就说明了石膏资源的不可再生性。而硫酸钙晶须及其制品良好的市场应用前景又加快了天然石膏的消耗。因此,寻找新的制备硫酸钙晶须原料