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脱硫石膏制备硫酸钙晶须技术研究

发布日期:2021/12/2 10:00:28

硫酸钙晶须作为特殊的晶体材料,具有高强度、高模量等优异性能,广泛应用于造纸、橡胶和塑料等领域。

脱硫石膏主要成分、性能和可操作性与天然石膏类似,以其替代天然石膏生产硫酸钙晶须,既能减少天然石膏开采导致的生态环境破坏,又能实现火电厂固废脱硫石膏减量和资源化利用,生产高附加值产品。

硫酸钙晶须的制备方法主要有水热法和常压酸化法。水热法对设备的抗压、耐温性能要求严格,生产过程复杂、生产成本高;与水压热法相比,常压酸化法工艺流程简单、生产成本低且易于实现工业化生产。

田雨等以火电厂固废脱硫石膏为原料,采用常压酸化法制备硫酸钙晶须,考察脱硫石膏预处理、硫酸浓度、脱硫石膏质量浓度和硫酸循环使用次数对脱硫石膏性质和硫酸钙晶须的影响。

1、原料及预处理

脱硫石膏主要成分为CaSO4·2H2O,含有少量的SiO2和Al2O3等杂质,其杂质的主要来源为湿法脱硫时卷入的粉煤灰。脱硫石膏经粉碎机破碎1min后备用。

脱硫石膏预处理:量取200mL稀硫酸溶液(浓度为3.55mmol/L),称取100g脱硫石膏加入硫酸溶液中,常温下搅拌30min,直至无气泡产生,然后静置10min,过滤,滤饼用去离子水洗涤数次后,在烘箱中80℃干燥6h,经过粉碎机破碎1min,筛分得到小于100目的预处理后的脱硫石膏,分装备用。

脱硫石膏制备硫酸钙晶须:采用常压酸化法制备硫酸钙晶须,典型制备过程:量取300mL硫酸溶液(硫酸浓度分别为1、1.5、2、2.5mol/L和3mol/L),加入三口圆底烧瓶中,置于80℃水浴中,加入一定质量浓度(6.7、10、13.3g/L和16.7g/L)的预处理后的脱硫石膏,恒温搅拌1h,趁热过滤,30℃下将滤液置于烧杯中陈化3h,完成硫酸钙重结晶,再过滤,滤饼用去离子水多次洗涤后,在烘箱中90℃干燥2h,得到硫酸钙晶须,滤液(硫酸溶液)回收循环使用。

2、结果分析

经过预处理后的脱硫石膏中杂质部分脱除,脱硫石膏中CaSO4·2H2O的质量分数提高,制备的硫酸钙晶须纯度、白度和长径比等品质得到改善。

硫酸浓度和脱硫石膏质量浓度均影响硫酸钙晶须品质,硫酸溶液浓度为2mol/L、脱硫石膏质量浓度为10g/L时,制备的硫酸钙晶须品质较好,晶须的形貌尺寸均一,长径比较高,为60~110。

在实验范围内,硫酸溶液循环使用对晶须形貌无显著影响,但其杂质质量分数增加。

资料来源:《田雨,赵玉,詹华,等.火电厂脱硫石膏制备硫酸钙晶须的研究[J].现代化工:2021》

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