稀土石膏母液循环法制备硫酸钙晶须及其晶型转换和性能研究

以稀土冶金过程产生的废渣(稀土石膏)为原料,采用微波法制备硫酸钙晶须,随后探讨母液循环对硫酸钙晶须制备及其晶型转化的影响,明确了硫酸钙晶须晶型转换条件,最后探究硫酸钙的性能。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重-差热分析仪(TG)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和原子力-拉曼光谱仪和荧光光谱仪(F-4600)等仪器对硫酸钙晶须的结构、形貌和性能进行表征和分析。结果表明:母液循环3次后,晶须的形貌和晶体结构稳定,平均长度为92.4μm,长径比为13.7,可见母液循环方案可行。循环后的产物通过调控干燥温度进行烘干,在80℃、90℃和420℃下分别制备出二水、半水和无水硫酸钙晶须,3种硫酸钙晶须均具有吸收紫外光和发射蓝光的性能,其中半水硫酸钙晶须的发光性能最好。固废与母液循环提高了废渣和废液处理过程中的资源利用效率,减少了对环境的不良影响。通过对硫酸钙晶须晶型的调控并赋予硫酸钙晶须发光特性,为探究硫酸钙晶须应用领域提供新方向,同时为稀土冶金的清洁化生产提供了新思路。

常压酸水体系制备无水硫酸钙晶须及形貌调控——评《硫酸钙晶须制备与性能机理研究》

现阶段,工业级的石膏原料主要有无水硫酸钙(CaSO_(4))、半水硫酸钙(CaSO_(4)·0.5H_(2)O)及二水硫酸钙(CaSO_(4)·2H_(2)O)三种。其中,又以无水硫酸钙晶须的工业性能最佳,其晶须直径为1-3μm、长径比介于30-80之间,能在高温条件下(150℃)维持稳定、不易相变,可以作为橡胶化工、造纸工艺、塑料加工等领域的功能剂,大幅提高工业品的经济、社会及环境等价值。

硫酸钙晶须混凝土冻融性能研究

研究目的:在我国北方寒冷地区,河流众多,混凝土结构不仅承受冻融循环的影响,还会在汛期遭受河流中泥砂和碎石的反复冲击与摩擦,导致耐久性显著劣化。为提高混凝土的耐久性,加入高强度、高弹性模量的纤维材料是一种有效的解决方案。本文以华北地区某高铁桥梁工程的桥用混凝土为研究对象,通过加入一定掺量的硫酸钙晶须,开展C40和C60硫酸钙晶须混凝土(calcium sulfate whisker concrete,CSWC)的冻融试验和冲磨试验,分析冻融循环作用和冲磨作用对CSWC耐久性的影响。研究结论:(1)掺入CSW后,CSWC的冻融性能和力学性能均较普通混凝土有显著改善;(2)当CSW掺量为5 kg/m^(3)时,冻融循环及冲磨耦合作用下的表面性能提升效果最佳;(3)建立了基于塑性微应变的CSWC冻融损伤发展模型,并据此预测了其抗冻耐久性寿命;(4)本研究结果可为混凝土耐久性提升提供理论依据,并对CSWC在我国北方寒冷地区的实际应用具有指导意义。

硫酸钙晶须/SBS复合改性沥青性能研究

为分析硫酸钙晶须(Calcium Sulfate Whisker,CSW)与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene⁃buta⁃diene⁃styrene Block Copolymer,SBS)复合改性沥青的常规物理性能和高低温流变性,采用沥青三大指标、动态剪切流变(Dynamic Shear Rheology,DSR)和弯曲梁流变(Bending Beam Rheology,BBR)试验,研究了不同CSW掺量对复合改性沥青基本性能和高低温流变性能的影响,并设置CSW改性沥青为对照组。研究结果表明:随着CSW掺量增加,CSW改性沥青的温度敏感性和高温性能提高而低温性能下降;掺量10%CSW改性沥青的针入度指数PI为-0.83,车辙因子G^(*)/sinδ为27.70 kPa,蠕变劲度模量S为368 MPa,蠕变速率m为0.271;CSW/SBS复合改性沥青的温度敏感性和高低温流变性能较CSW改性沥青均明显提高,其中,PI、G^(*)/sinδ和m分别提升了147.0%、82.3%和7.4%,S降低了19.5%。同时,掺量8%CSW/SBS复合改性沥青的高温、低温PG等级分别为82℃和-18℃,比CSW改性沥青的高低温等级分别升了两级和一级。因此,CSW可明显改善沥青的高温性能和温度敏感性,但对沥青低温性能稍微不利,若将其与SBS进行复合改性,可保证沥青的低温性能。

有机改性硫酸钙晶须在沥青改性中的应用

为了获得力学性能更好的改性沥青,从而改善传统基质沥青路面性能,采用以磷石膏为原料制备的有机改性硫酸钙晶须对沥青进行改性,通过材料制备、分析检测及混合料试验,研究了所制备的有机改性硫酸钙晶须对改性沥青三大指标、表观黏度和高温性能的影响,探究了所制备的不同沥青混合料的路用性能。结果表明:有机改性剂主要以化学吸附的形式作用在硫酸钙晶须表面,经组合有机改性剂改性处理的晶须材料与沥青更好地相容,有机改性硫酸钙晶须的添加,一定程度上增强了沥青与晶须黏结强度,提高了沥青的高温稳定性,但其低温性能有所下降;且马歇尔试验、冻融劈裂试验及车辙试验结果,进一步验证了有机改性硫酸钙晶须改性沥青混合料的水稳定性和高温稳定性均较好,因此以磷石膏为原料制备的有机改性硫酸钙晶须改性沥青的路用性能更佳。

硫酸钙晶须的制备及应用研究进展

硫酸钙晶须是一种性能优良的改性增强材料,但由于目前制备的硫酸钙晶须的产率较低、质量较差,致使其在实际应用中受到一定的限制。为推动该问题的解决,本文介绍了当前硫酸钙晶须的制备方法,分析了各方法的优缺点,并介绍了硫酸钙晶须在材料改性及环境材料等方面的应用,对今后硫酸钙晶须的开发及应用研究提出了一些建议。

阳离子对制备半水硫酸钙晶须影响的研究进展

可溶性离子对半水硫酸钙晶须的形貌和晶体生长的影响非常显著,为了深入理解晶须调控的基础理论,本文总结了脱硫石膏中不同种类和浓度的可溶性阳离子对晶须制备影响的研究进展。低浓度的Na^(+)对半水硫酸钙晶须的影响较小,几乎不影响晶须的形貌和表面光滑程度;K^(+)的含量适宜在3%(质量分数)及以下,较高含量下反而对半水硫酸钙晶须的生长有不利影响;Mg^(2+)使晶须表面更均匀,结晶度更高;微量具有选择性吸附作用的Al^(3+)对晶须长径比几乎没有影响;与K^(+)相类似,Fe^(3+)也具有最佳浓度,适宜低于2 mmol/L;与上述各阳离子不同的是,Cu^(2+)并非来自原料之中,是一种额外引入的离子,掺加适量的Cu^(2+)有利于形成表面光滑均匀的晶须。

磷石膏常压制备二水硫酸钙晶须机理研究

磷石膏是湿法磷酸工艺产生的大宗固体废弃物,堆存量大且对环境污染严重,因此,亟需对磷石膏进行除杂提纯以实现其高值化利用。本文以盐酸为溶剂对磷石膏进行热析提纯,得到了高品质、高长径比二水硫酸钙晶须,基于分子动力学对晶须生长机理进行了模拟。结果表明:在反应温度80℃、反应时间1.5 h、盐酸浓度4 mol/L条件下,热析提纯后磷石膏中二水硫酸钙质量分数由82.50%提升至99.80%,P_(2)O_(5)含量由1.78%(质量分数,下同)降低至0.03%,SiO_(2)含量由7.37%降低至0.02%,氟几乎完全去除,最终得到二水硫酸钙晶须制品。模拟计算表明:298 K条件下,二水硫酸钙在盐酸中比在纯水中更易溶解,且随温度升高,二水硫酸钙溶解度降低。此外,二水硫酸钙(020)面间距最小,该面硫酸钙离子排列更加紧密,有利于形成完整有序的晶体。晶须生长机制为二水硫酸钙在盐酸环境下先逐渐溶解,随着温度升高,溶液开始过饱和,析出硫酸钙晶体并形成晶核,晶体沿二水硫酸钙(020)面螺旋位错生长,形成二水硫酸钙晶须。

硫酸钙晶须制备与应用研究进展

工业副产石膏是我国重要大宗固废,但综合利用率偏低,其大量堆积会浪费土地资源及污染环境。硫酸钙晶须是一种新型无机材料,广泛应用于建筑、医学、高分子材料改性等领域。将工业副产石膏转变为硫酸钙晶须,使其变废为宝资源化利用,可以提高企业经济效益,符合我国绿色发展的主题,具有广阔的市场前景。介绍了硫酸钙晶须各相态间的相互转换关系、制备硫酸钙晶须常见的工业石膏种类、硫酸钙晶须的制备方法及特点,总结了硫酸钙晶须的最新应用进展,并对硫酸钙晶须资源综合利用前景提出展望和建议。

化工企业脱硫石膏盐溶液法制备硫酸钙晶须的工艺研究

采用湿法脱硫工艺处理化工厂的废气时,会产生一种固体废弃物即脱硫石膏。与传统石膏相比,化工厂脱硫石膏中含有大量的有机杂质,综合利用难度更大。通过实验探索以化工厂脱硫石膏为原料制备硫酸钙晶须的生产工艺,分别采用盐溶液法制备晶须,探索盐溶液法中不同种类、不同浓度的盐溶液对产品的晶型形貌的影响。结果表明,采取盐溶液法制备晶须时,共对比5种不同盐溶液的效果,发现质量分数为10%的氯化钙中制备的晶须形貌最好,长径比为20~40,满足国标要求,且转化率较高。

硫酸钙晶须改性沥青研究现状与趋势

重点介绍硫酸钙晶须物化特性及对沥青的改性机理,梳理硫酸钙晶须表面改性、制备工艺及性能方面的研究成果,提出硫酸钙晶须改性沥青存在的问题和未来研究方向,指出未来应重点关注硫酸钙晶须制备工艺、与复合材料增柔增韧研究。最后通过分析磷石膏制备硫酸钙晶须改性沥青的应用优势,对推动磷固废的高附加值利用具有广阔的应用前景。

聚丁二酸丁二醇酯/硫酸钙晶须复合材料的制备及性能

利用常压酸化法从废弃磷石膏中制备出硫酸钙晶须(CSW),采用硅烷偶联剂对CSW表面进行有机改性得到mCSW,通过聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和mCSW熔融共混制备含不同质量分数mCSW的PBS/mCSW复合材料,同时对PBS/mCSW复合材料的微观结构和性能进行了研究。结果表明,当mCSW质量分数小于10%时,mCSW在PBS基体中分散较好。当mCSW质量分数从0%增加至10%时,PBS/mCSW复合材料的结晶温度从62.3℃升高至67.6℃,结晶度从33.6%提高至52.4%,说明mCSW能够起到异相成核的作用。但当mCSW质量分数超过10%后,结晶温度和结晶度出现下降趋势。随着mCSW质量分数的增加,PBS/mCSW复合材料的维卡软化温度和初始热分解温度都呈现出先增加后降低的变化趋势。当mCSW质量分数为10%时,复合材料的维卡软化温度(101.4℃)和初始热分解温度(398.9℃)达到最大值。力学性能测试结果表明,拉伸强度和断裂伸长率也呈现出先增加后降低的变化趋势,当mCSW质量分数为10%时,复合材料的拉伸强度(31.7 MPa)和断裂伸长率(18.3%)达到最大值。缺口冲击强度随着mCSW质量分数的增加,总体上呈现先下降后趋于平稳的变化趋势。

盐泥制备半水硫酸钙晶须的工艺研究

以盐泥为原料,采用水热法制备半水硫酸钙晶须。通过单因素试验法探究了反应温度、反应时间、反应物浓度、盐泥酸浸液pH值、预热温度等因素对硫酸钙晶须形貌的影响,然后通过正交实验确认了最佳试验条件。结果表明,盐泥水热法制备硫酸钙晶须的最佳条件为:反应温度130℃、反应时间2h、反应物浓度0.4mol/L、盐泥酸浸液pH值0.5、预热温度100℃。由此方法制备的半水硫酸钙晶须形貌均一,表面细致光滑,为细长针状,其长径比为266,平均长度为518.7μm,平均直径为1.95μm。该水热制备方法通过提前将盐泥转化为酸浸液,提高了钙离子的溶解度,无需进行高温搅拌,降低了对反应设备的要求,提高了生产安全性。

酸浸锰矿尾渣制备硫酸钙晶须的研究

文章简要介绍了电解锰尾渣现状,根据尾渣特性制备硫酸钙晶须,探讨不同工艺条件对硫酸钙晶须形貌的影响。在所研究范围内,酸浸锰矿温度为55℃、硫酸的滴加速度为5 mL/min、搅拌速度为150 r/min及保温时间为8 h时得到的硫酸钙晶须形貌最佳。文章为锰矿尾渣资源化利用提供新的发展方向。

国内首套年产1万吨电石渣制备硫酸钙晶须项目正式投运

6月10日下午14点48分,河南开祥化工有限公司年产1万吨电石渣制备硫酸钙晶须项目一次性打通全流程并产出合格硫酸钙晶须产品,标志着国内首套电石渣制备硫酸钙晶须项目正式投运。据悉,该项目2022年7月开始动工,2023年12月机械竣工,2024年5月17日开始试生产,6月10日打通全流程并产出合格产品,目前产品硫酸钙含量、白度等主要性能指标均已达到团体标准。项目以企业生产1,4-丁二醇过程中产生的固废电石渣为原料,采用成熟的水热合成法联合结晶工艺,生产硫酸钙晶须产品。

半水硫酸钙晶须生产制备的研究现状

简要介绍了半水硫酸钙晶须的生长机理及其制备方法的优缺点。综述了原料技术品质、工艺技术参数和外加剂等因素对半水硫酸钙晶须制备的影响。此外,还探讨了半水硫酸钙晶须的改性方法及其应用领域。最后,分析了当前工业生产与应用中面临的关键问题,并提出了相应的解决方案。

家装石膏固废制备硫酸钙晶须研究综述

随着人们对家庭装修品质与环保的重视,作为具有优质环保属性的石膏材料应用越来越广泛。装修材料拆装过程中,产生大量的石膏固废,及时有效循环利用不仅能减少环境污染,还可以实现石膏资源的拓展。从家装石膏材料的种类、石膏固废的循环利用研究现状、家装固废制备硫酸钙晶须问题与发展建议等方面,综述家装石膏固废制备硫酸钙晶须的研究现状与可行性。后续研究过程,需要重点关注家装石膏固废分类分级应用、多场耦合与协同开展分选与提纯、循环利用构效与能效关系等方面,为石膏行业的可持续发展提供新的思路。

硫酸钙晶须-玄武岩纤维改性AC-20沥青混合料配合比设计及性能验证

为研究硫酸钙晶须-玄武岩纤维改性沥青混合料常规路用性能与流变性能,通过体积指标测试、车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温小梁弯曲试验,对硫酸钙晶须-玄武岩纤维复合改性沥青混合料配合比进行调试,确定其最佳油石比并对各项路用性能指标进行测试。结果表明:在最佳油石比下,混合料各性能指标均满足设计及规范要求,硫酸钙晶须-玄武岩纤维复合材料的掺加能提高沥青路面的抗裂性能和耐久性。

有机化硫酸钙晶须改性沥青抗老化性能

为提高沥青路面的使用年限,减缓自然因素对沥青的老化作用,探究表面有机化硫酸钙晶须(OCSW)对沥青抗老化性能的改善效果。首先对硫酸钙晶须表面有机化前后的性能进行表征,然后将OCSW作为沥青改性剂,研究其对沥青的流变性和抗老化性的影响。最后通过分子模拟,探究老化的OCSW改性沥青界面相互作用机理。结果表明,有机化作用使有机基团通过化学键连接于硫酸钙晶须表面,相比于CSW改性沥青,OCSW改性沥青展现良好的高温抗车辙性能。此外,OCSW改性沥青的粘附性大于CSW改性沥青,OCSW改性沥青各组分相对浓度峰值大于CSW改性沥青,表明OCSW与沥青组分分子吸附作用更好。研究结果为表面有机化硫酸钙晶须,及其改性沥青抗老化性能的提升,提供了有力的理论支撑和技术参考。

水热法制备硫酸钙晶须及其结晶形态的研究

以天然生石膏为原料,氯化镁为晶型助长剂,研究了用水热合成法制备硫酸钙晶须的工艺影响因素.详细考察了料浆浓度、反应温度、反应时间、晶型助长剂种类及用量等对硫酸钙晶须形态的影响,用扫描电镜(SEM)及X射线衍射分析了硫酸钙晶须的形貌和相组成,并对晶须生长机理做了分析讨论.