脱硫石膏制备α-半水石膏研究进展及应用

随着中国工业的不断发展,产生了大量的脱硫石膏,目前脱硫石膏的综合利用量虽在逐年增加,但其利用率却在降低,探寻脱硫石膏的高值化利用途径迫在眉睫,其中脱硫石膏资源化利用途径之一是将其脱水转化成α-半水石膏。利用脱硫石膏来制备高性能、高附加值的α-半水石膏,不仅能减轻石膏堆积对环境的污染,减少天然石膏的开采,还能带来新的经济效益。基于此,系统地综述了国内外脱硫石膏制备α-半水石膏的研究现状及影响因素,总结了其生产工艺路径及应用,并对推进脱硫石膏的减量化、资源化利用提出了展望,旨在提高固废利用率,促进“碳中和、碳减排”。

半干法制备千克量级α-半水石膏粉及工艺能耗计算

以磷石膏、脱硫石膏为原料,采用半干法工艺实现α-半水石膏粉千克量级制备试验,采用SEM场发射扫描电镜和马尔文激光粒度仪分析α-半水石膏粉形貌和粒径分布,对两种α-半水石膏粉物相组成分析和力学性能强度进行对比。结果表明:两种α-半水石膏粉中半水石膏相转化率在90%左右,晶体长径比接近于1,磷石膏基α-半水石膏粉力学性能最佳,其2 h抗折强度2.6 MPa,绝干抗压强度13.6 MPa。计算半干法工艺能耗,与传统煅烧法对比能耗降低约29.5%,工艺简单、绿色化,证明半干法工艺量产制备α-半水石膏粉在工业上可行性,为大规模消耗利用化学石膏提供科学基础。

转晶剂对不同工业石膏制备α-半水石膏的影响

磷石膏和脱硫石膏是堆存量最大的工业固废石膏,将其转化为半水石膏作为建筑胶凝材料是最主要的资源化利用途径。采用蒸压法制备α-半水石膏,以磷石膏和脱硫石膏为原料,天然石膏作为对照组,探究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、硫酸铝[Al_(2)(SO_(4))_(3)]、复合转晶剂CM(硫酸铝、柠檬酸钠)对α-半水石膏晶体形貌的调控作用及其强度的影响。结果表明,于135℃下蒸压5 h,3种石膏均能稳定制备α-半水石膏,3种转晶剂对于半水石膏物相组成无影响,同时0.4%(质量分数)CM能够有效降低晶体的长径比;通过t检验法检测,转晶剂对脱硫石膏、天然石膏制备的α-半水石膏的抗压强度有显著性增强作用,α-半水石膏的抗压强度增加2倍以上,分别为13.59 MPa和17.45 MPa。而转晶剂对以磷石膏为原料制备的α-半水石膏的强度没有明显作用。脱硫石膏和天然石膏在0.4%CM的调控下晶体长径比降低,抗压、抗折强度显著提升,而磷石膏由于其杂质影响,转晶剂的作用效果不明显,研究结果可为工业石膏的工业化生产提供一定的理论指导。

α-半水石膏对掺铁尾砂水泥砂浆综合性能的影响

为了提高铁尾砂改性水泥砂浆的性能,将一定比例的α-半水石膏掺入砂浆中制备试件。开展试验分析了α-半水石膏与铁尾砂掺量对砂浆流动性、干燥收缩率、力学性能和与耐久性等技术指标的影响规律,并采用矿物成分与微观图像结果探讨了水化机理。结果表明:在α-半水石膏掺入砂浆后,坍落度指标得到了大幅提升,干燥收缩率明显降低;当取代率为15%时,α-半水石膏改性砂浆的抗压、抗折强度和耐久性指标达到最优;利用α-半水石膏的化学活性能够促进水泥的二次水化作用,同时增加了砂浆致密程度,使得水泥砂浆各项指标得以提升。研究成果可为环保、低碳与高性能水泥砂浆的研制提供参考依据。

磷石膏浮选-常压盐溶液转晶制备α-半水石膏

为了实现磷石膏的高值化利用,以湖北某地磷石膏为原料,采用泡沫浮选-常压Na2SO4溶液转晶法制备α-半水石膏。结合SEM-EDS、XRF、XRD、FT-IR、TG-DSC、白度测试与力学强度分析等手段表征产物形貌、组成与力学性能。结果表明:产物尺寸均匀、长径比为1.50±0.271;产物建材白度为84.6%,纯度高于95%;原料中大部分Si、F和P类杂质得以脱除,达到磷石膏用于石膏建材原料GB/T 23456—2018《磷石膏》中的I级磷石膏要求;转晶产物烘干抗压强度、2 h抗折强度分别高于36.3、7.7 MPa,满足相关国家标准与行业标准对高强石膏力学强度等级的要求。实验证明该工艺可以制备出高白度、高纯度和高强度的α-半水石膏,实现了磷石膏的无害化与资源化。

α-半水石膏对水泥砂浆性能的影响与水化机理研究

为了提高注浆用水泥砂浆的性能,采用α-半水石膏取代部分水泥进行材料改性,分析了α-半水石膏与尾砂含量对水泥砂浆坍落度、收缩率、强度与耐久性等的影响,依据微观实验和矿物成分分析结果对水泥砂浆的水化机理进行了分析。结果发现:采用α-半水石膏取代部分水泥有利于提高水泥砂浆的流动性,并降低其干燥收缩率;当α-半水石膏取代率为15%时,水泥砂浆的和易性、强度和耐久性均得到了显著改良;α-半水石膏具有化学活性,可以促进胶凝材料的二次水化反应,进而增加水泥砂浆的密实度。该研究对制备绿色环保、高性能的注浆水泥砂浆具有重要的参考作用。

转晶剂对动态水热法制备α-半水石膏的影响

使用脱硫石膏作为原材料,利用动态水热法制备α-半水石膏,通过改变有机酸和无机盐转晶剂的种类和掺量,测定试样的微观晶体形貌,从而分析不同种转晶剂种类及掺量对动态水热法制备α-半水石膏晶体形貌的影响。结果表明,采用脱硫石膏作为原材料,利用动态水热法制备α-半水石膏的时候,有机酸转晶剂的转晶效果优于无机盐转晶剂的转晶效果,另外无机盐转晶剂中起转晶效果的是金属阳离子,而不是硫酸根,并且金属阳离子转晶效果为M^(3+)>M^(2+)>M^(1+)。

转晶剂对脱硫石膏制备α-半水石膏形貌及强度的影响

目的探讨脱硫石膏浆体制备α-半水石膏时转晶剂对其形貌及强度的影响.方法采用高温蒸压法,在升温时间为75 m in、蒸压温度为120℃的条件下水热处理掺有转晶剂的脱硫石膏浆体制得α-半水石膏晶体,采用体视显微镜观测晶体的形貌特征、wΑ-Y300电子液压机测试抗压强度.结果脱硫石膏浆体采用单一转晶剂质量分数0.075%～1%硫酸铝钾效果较好,制得α-半水石膏晶体呈长柱状,抗压强度16.8 MPa;复合转晶剂硫酸铝钾掺量1.8%左右,柠檬酸钠掺量0.08%左右时效果最佳,α-半水石膏晶体呈短柱状,抗压强度30.2 MPa.结论单一转晶剂对α-半水石膏晶体抗压强度的影响并不显著,其中硫酸铝钾效果较为明显,而复合转晶剂对抗压强度提高影响显著,硫酸铝钾与柠檬酸钠作用下抗压强度最高.

常压水热Ca-Na-Cl溶液中用磷石膏制备α-半水石膏

引言常压水热电解质溶液中,二水石膏（calcium sulfate dihydrate,DH）、α-半水石膏（α-calcium sulfate hemihydrate,α-HH）、无水石膏（calcium sulfate anhydrate,AH）三相之间的转化对于无机盐工业、

可溶磷对常压水热法制备高强α-半水石膏的影响

研究了水热Ca Cl2溶液中可溶磷对Ca SO4·2H2O脱水形成α-半水石膏相以及晶形调控的影响,并从高强α-半水石膏相的晶体生长角度探讨了可溶磷的作用机理。结果表明：在98℃24%的水热Ca Cl2溶液中,p H的大小是决定二水石膏能否发生脱水相变反应形成α-半水石膏的主要因素;当p H不超过2.0时,可以得到针状的α-半水石膏,加入多元羧酸类媒晶剂NS后,可以得到长径比0.5~3.0的短柱状高强α-半水石膏,抗压强度超过20 MPa;可溶磷的存在可以降低体系的p H,增大α-半水石膏的过饱和度,降低晶体与液相界面的表面自由能,有利于α-HH相的形成;另一方面,酸根离子会影响到α-HH的结晶习性,减弱羧酸类媒晶剂的吸附效果。

α-半水石膏基复合胶凝材料体系微观结构分析

在α-半水石膏体系中加入水泥、粉煤灰及电石渣等改性材料形成石膏基复合胶凝材料,以期改善体系的微观结构,提高胶凝材料的性能。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析方法对不同养护制度及28,90和180 d龄期的水化产物进行微观分析,结果显示75℃保温12h的湿热养护制度促进胶结材水化,促使粉煤灰的火山灰反应得到良好激发,水硬性水化产物明显增多,有托勃莫来石和水化石榴子石生成。随着龄期增大,水化产物Aft和C-S-H增多,形成良好的水硬性网络状结构,短粗状石膏晶体处于良好的被包裹状态。

常压盐溶液法转化脱硫石膏制备α-半水石膏的相变机理

采用常压复合盐溶液水热法对钙基湿法烟气脱硫(FGD)工艺的副产品FGD石膏进行转化,以制备α-半水石膏。利用DSC/TG综合热分析、SEM和化学分析对转化后的石膏样品进行研究。结果表明,FGD石膏转化为α-半水石膏的过程遵循溶解-重结晶机理。在重结晶诱导期内,FGD石膏首先在热盐溶液中溶解,形成硫酸钙过饱和溶液,在一定的过饱和度区域内,α-半水石膏雏晶直接从溶液中析出,发生石膏晶体亚微观结构上的改变。随后石膏雏晶继续生长,形成了均匀粗大的棱柱状α-半水石膏晶体,实现结晶物质在各个晶体上的重新分布。

常压盐溶液法制备α-半水石膏的工艺参数研究

二水石膏在盐介质中部分脱水可制得高强度α-半水石膏.采用单因素实验考察了媒晶剂、盐介质、洗涤水温度、产品干燥温度、产品粒度等因素对常压盐溶液法制备α-半水石膏的抗压强度的影响,实验结果表明:当媒晶剂为柠檬酸钠与Al3 + 等的复合物(占盐溶液的质量百分比为1.0 % )、盐介质为15 % (质量百分比)的KCl水溶液、洗涤水温度在98℃以上、产品干燥温度为110 - 130℃、产品粒度控制在7- 4 μm时,产品抗压强度可达4 4MPa .

脱硫石膏制备高强α-半水石膏的晶形改良剂与工艺参数研究

以电厂脱硫石膏为原料,采用"动态水热法",通过掺加适当、适量的晶形改良剂引调整制备工艺技术参数等方法,成功地生产出抗压强度为40～60MPa的高强α-半水石膏,并可联动生产石膏砌块。采用此工艺,生产中可减少石膏粉干燥工序,由此可降低热耗40%。

常压盐溶液法制备α-半水石膏转晶剂的研究

转晶剂是常压盐溶液法制备α-半水脱硫石膏的关键因素之一。从晶体形貌、脱水速率、液相离子浓度等多个角度考察了各类转晶剂对α-半水脱硫石膏的影响规律及其作用机理。结果表明,多元有机酸类转晶剂的效果最显著,在适宜掺量下,可以获得长径比接近1∶1的理想短柱状晶体。

有机转晶剂对常压盐溶液法制备的α-半水石膏晶体形态的影响

以山东华能电厂烟气脱硫石膏为原料,采用常压盐溶液法制备α-半水石膏(α-HH)。分别以己二酸、柠檬酸、EDTA、丁二酸、草酸为转晶剂,考察其对合成α-HH晶体形态的影响。结果表明,当盐溶液浓度为20%、料浆浓度为20%、p H值为自然p H、反应温度为95℃、反应时间为3 h时,5种有机酸转晶剂对α-HH晶体形态均有影响;但以己二酸、柠檬酸、草酸为转晶剂时,获得的α-HH晶体形态均不理想;添加0.04%的丁二酸或0.07%的EDTA时,获得的产品较佳。XRD分析结果验证了获得的产品为α-HH,TEM分析表明,添加0.04%的丁二酸时获得的α-HH晶体质量较添加0.07%的EDTA时的晶体质量好。

利用脱硫石膏制备α-半水石膏的蒸压制度研究

使用脱硫石膏做原料,利用动态水热法制备α-半水石膏,通过测定试样的XRD、TG-DSC、粒度等微观性能以及试样中α-半水石膏含量,分析蒸压制度的影响。结果表明,利用动态水热法制备α-半水石膏的时候,石膏的相转变温度在105-110℃之间,但是130℃以上转变速率较快;在130℃蒸压时完全转变成为半水石膏需要3 h左右;料浆浓度20%-30%之间,搅拌棒速率控制在150 r/min左右,对石膏的粒径分布较好。

烟气脱硫石膏溶液法制备α-半水石膏的工艺研究

研究了采用溶液法以烟气脱硫石膏制备α-半水石膏的工艺。结果表明,反应温度、pH值、盐溶液浓度、固液比等是影响烟气脱硫石膏脱水速度的主要因素,溶液pH值还影响α-半水石膏的形状;盐溶液浓度增大有利于α-半水石膏的生成,且在半水阶段停留时间长。在反应温度为110℃、pH值为6、盐溶液浓度为25%、固液比为1∶(4～8)时,可以得到较好晶型的α-半水石膏。

α-半水石膏的制备与应用研究进展

根据国内外的研究现状,系统介绍了α-半水石膏的结晶特性、制备方法及应用领域。以二水石膏制备α-半水石膏的过程为溶解再结晶的过程,制备方法主要包括蒸压水蒸气法和水热法,分析了上述2种制备方法的优势与不足,水热法中的盐溶液法由于可以加入转晶剂使α-半水石膏向高强度的短柱状晶型转化,该法将随着工艺参数控制方法的完善而得到更为广泛的应用。磷石膏制备α-半水石膏可以大量消耗磷石膏原料,经济上可行,较理想的制备方法为在磷酸和硫酸介质中实现脱水转化。

转晶剂对Na_(2)SO_(4)-乙二醇水体系中磷石膏制备的α-半水石膏晶体形貌的影响

晶体形貌对α-半水石膏的性能产生较大影响,因此制备晶体形貌良好的α-半水石膏在工业中非常重要。本试验采用常压盐溶液与醇溶液相结合的方法,以磷石膏为原料制备α-半水石膏,研究了不同转晶剂对α-半水石膏晶体形貌及其水化硬化强度的影响。结果表明:相对于盐类,有机酸类转晶剂对α-半水石膏晶体形貌的调控效果较好,其中马来酸调控作用最好。马来酸浓度从0%增加到0.2%时,α-半水石膏的长径比从10.4降到2.0,其抗压/抗折强度分别由12.9/4.8 MPa增加到35.6/9.7 MPa。