一種利用低品位天然石膏或石膏尾礦制備硫酸鈣晶須的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硫酸鈣晶須制備領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種利用低品位天然石膏或石膏尾礦制備硫酸鈣晶須的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于高品質(zhì)天然石膏采礦成本升高，導(dǎo)致硫酸鈣晶須制備成本升高，與此同時，高品位石膏資源逐漸減少，因此充分開發(fā)和利用低品位石膏或石膏尾礦資源越來越受到重視。而低品位天然石膏或石膏尾礦因其含有雜質(zhì)成分復(fù)雜、級配較差，純度較低，為低品位天然石膏或石膏尾礦資源化利用造成了障礙。石膏尾礦若不被利用即成為工業(yè)廢棄物，占用土地，污染環(huán)境，給環(huán)境和社會造成了污染，同時也給企業(yè)造成了負(fù)擔(dān)。如果能夠合理的利用石膏尾礦，不僅對環(huán)境和社會有利，也能給企業(yè)減輕負(fù)擔(dān)，提高經(jīng)濟(jì)效益。因此，充分利用低品位天然石膏及其尾礦，發(fā)展石膏產(chǎn)品的深加工技術(shù)，生產(chǎn)高性能和高附加值的化工產(chǎn)品是目前急需解決的一個問題。
[0003]硫酸鈣晶須是一種性能優(yōu)良、價格低廉的綠色環(huán)保材料。硫酸鈣晶須又名石膏晶須，它是硫酸鈣的纖維狀單晶體，與石膏一樣具有無水、半水和二水之分。有極高的抗拉強度和彈性模量，耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、易進(jìn)行表面處理。硫酸鈣晶須可用作中等強度的填充劑，可作為高價值的工業(yè)材料，且價格低，可用作樹脂、橡膠、涂料、造紙中的增強劑或功能性填料，又可以用于摩擦、建筑、密封、保溫及阻燃材料等，有著極為廣闊的發(fā)展前景。
[0004]目前尚沒有利用低品位天然石膏或石膏尾礦制備硫酸鈣晶須的工藝。關(guān)于利用天然石膏制備硫酸鈣晶須，中國專利公開號CN102776569A提供了一種利用天然石膏制備硫酸鈣晶須的方法，首先采用化學(xué)方法對天然石膏進(jìn)行凈化處理和提純，將天然石膏與碳酸氫銨、氨水進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)得到硫酸銨和碳酸鈣，經(jīng)固液分離后得到硫酸銨溶液和粗品碳酸鈣，用鹽酸處理副產(chǎn)的粗品碳酸鈣得到氯化鈣溶液并去除雜質(zhì)，將氯化鈣與硫酸銨反應(yīng)得到純硫酸鈣；然后將提純得到的硫酸鈣采用水熱法制備硫酸鈣晶須，該方法過程復(fù)雜且成本較高，且有副產(chǎn)物，制備的晶須長徑比較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]目前尚沒有利用低品位天然石膏或石膏尾礦制備硫酸鈣晶須的工藝。關(guān)于利用天然石膏制備硫酸鈣晶須，現(xiàn)有工藝過程復(fù)雜且成本較高，且有副產(chǎn)物，制備的晶須長徑比較小。
[0006]本發(fā)明提供了一種利用低品位天然石膏或石膏尾礦制備硫酸鈣晶須的工藝，旨在解決現(xiàn)有工藝對原料的要求較高，原料不能得到充分利用，制備出的硫酸鈣晶須的品質(zhì)較差，生產(chǎn)成本較高，環(huán)境污染較為嚴(yán)重的問題。
[0007]本發(fā)明的利用低品位天然石膏或石膏尾礦制備硫酸鈣晶須的方法，包括以下步驟:
[0008]I)粉碎篩分:將低品位石膏礦或石膏尾礦破碎篩分，獲得礦渣；
[0009]2)溶解:將步驟I)所得礦渣用過量的酸在50?80°C下溶解，溶解后過濾收集濾液，獲得硫酸鈣浸出液；
[0010]3)結(jié)晶:將步驟2)獲得的硫酸鈣浸出液在O?25°C下結(jié)晶析出晶體，過濾后獲得硫酸1?晶體濾餅；
[0011 ] 4)水洗干燥:將硫酸鈣晶體濾餅水洗后干燥制得二水硫酸鈣晶體，提純后二水硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)97.0%?99.5% ;
[0012]5)料楽制備:將硫酸媽晶體加水溶解后加入晶型助長劑制成硫酸媽晶須料楽.;其中，所述硫酸鈣晶須料漿中硫酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%?13%，所述硫酸鈣晶須料漿中晶型助長劑的無水鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%?0.2% ;
[0013]6)水熱反應(yīng):將步驟5)制得的硫酸鈣晶須料漿進(jìn)行水熱反應(yīng)，其中，反應(yīng)溫溫度140?180°C，反應(yīng)時間2?1h ;
[0014]7)過濾、洗滌和干燥:將步驟6)水熱反應(yīng)后產(chǎn)物降溫過濾，洗滌濾渣，干燥后制得硫酸1?晶須。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，所述低品位石膏礦或石膏尾礦為石膏含量低或開采加工后的不能直接用于合成硫酸鈣晶須的石膏礦，其中SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.2%?40%，二水硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%?85%。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，步驟I)所述低品位石膏或石膏尾礦采用粉碎機(jī)粉碎，粉碎的粒徑< 120目。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，步驟2)溶解過程中所使用的酸為鹽酸、硝酸或兩者混合物。優(yōu)選地，所述鹽酸溶液為0.5?1.5mol/L ;所述硝酸溶液濃度為0.5?1.5mol/L，所述酸溶液可以循環(huán)使用。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，步驟2)溶解過程中礦渣與酸溶液的質(zhì)量比為2:100 - 8:100 ;優(yōu)選地，步驟2)溶解時間為2?1h0
[0019]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，步驟3)結(jié)晶時間只要滿足結(jié)晶完全即可，優(yōu)選地，所述結(jié)晶時間為12?24h。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，步驟4)所述干燥過程的溫度為40?60°C，干燥時間為2?12h。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，步驟5)對低品位天然石膏或其尾礦提純處理得到的硫酸鈣采用水熱法制備硫酸鈣晶須過程需進(jìn)行攪拌，攪拌速度優(yōu)選為100?300r/min。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，步驟5)對低品位天然石膏或其尾礦提純處理得到的硫酸鈣采用水熱法制備硫酸鈣晶須的反應(yīng)時間2?10h。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，步驟5)對低品位天然石膏或其尾礦提純處理得到的硫酸鈣采用水熱法制備硫酸鈣晶須的晶型助長劑為六水氯化鎂、無水氯化鎂、硫酸鎂、硝酸鎂、氯化銅中的一種或兩種混合。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，優(yōu)選地，步驟7)所述干燥條件為105?120°C條件下干燥6?12h。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，各步驟涉及的過濾均可以使用本領(lǐng)域內(nèi)常用的過濾方式實現(xiàn)，例如抽濾等。
[0026]本發(fā)明首先采用重結(jié)晶法對低品位天然石膏或其尾礦進(jìn)行純化和提純，將低品位石膏或石膏尾礦進(jìn)行破碎、篩分，然后將其加入到特定溶度的酸中，加熱到一定溫度使其全部溶解，趁熱進(jìn)行固液分離除去未溶解固相雜質(zhì)，將液相于較低溫度下冷卻重結(jié)晶、固液分離，將濾餅水洗、烘干，得到高純石膏。然后將高純石膏配成一定濃度的懸浮液，加入一定量的晶形助長劑，在水熱條件合成高長徑比的硫酸鈣晶須。該制備硫酸鈣晶須的工藝?yán)秘S富、廉價的低品位天然石膏或其尾礦得到高附加值的化工產(chǎn)品硫酸鈣晶須，有效地降低了生產(chǎn)成本，生產(chǎn)過程清潔環(huán)保，具有較強的推廣與應(yīng)用價值。
[0027]本發(fā)明對低品位天然石膏或其尾礦進(jìn)行提純，用得到的高純石膏制備硫酸鈣晶須，加入一定量的晶形助長劑，所以其制備的硫酸鈣晶須平均直徑為1.34?2.14，平均長徑比尚達(dá)100。
[0028]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點:
[0029](I)本工藝充分、合理利用低品位天然石膏或其尾礦制備硫酸鈣晶須產(chǎn)品，克服了低品位天然石膏或其尾礦合成硫酸鈣晶須難等問題，從而達(dá)到解決由于低品位石膏或石膏尾礦利用率低而造成的環(huán)境問題和社會問題的目的。
[0030](2)本工藝合成的硫酸1?晶須純度尚、長徑比尚，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)制備硫酸媽晶須對原料的要求較高，原料不能得到充分利用，制備出的硫酸鈣晶須的品質(zhì)較差，生產(chǎn)成本較高，環(huán)境污染較為嚴(yán)重的問題。從根本上解決了低品位天然石膏或其尾礦不能大量工業(yè)化利用的瓶頸問題，達(dá)到節(jié)能減排、變廢為寶的目的，具有廣闊的應(yīng)用前景及市場前景。
[0031](3)本發(fā)明工藝簡單，操作方便，成本低，整個反應(yīng)過程無毒、無害、無污染。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明所得硫酸鈣晶須的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0033]以下通過實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，這些實施例僅用于舉例說明的目的，并沒有限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明