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
硫酸钙晶须的应用
1.复合材料的增强组元（塑料、橡胶、聚氨酯、金属）
2.制造摩擦材料
3.用于环境工程
4.沥青改性及SMA结构路面
5.制造难燃纸张
6.其他方面的应用（轻质建材、隔热材料、涂料、油漆、铸造型砂等方面）
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、摩擦材料、提高沥青软化温度等方面具有良好的应有前景，市场潜力巨大。

成果简介：硫酸钙晶须具有机械强度大、热稳定性好等特点，是理想的增强材料。

该技术充分利用工业废物（如脱硫石膏、磷石膏、电石渣等），生产无水、半水及二水硫酸钙晶须，实现了资源的高度综合利用，变废为宝。

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。

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。

（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，在改善摩擦材料性能的同时，也延长了摩擦材料的使用寿命。

（3）用于环境工程
硫酸钙晶须可用于环境工程，因为其具有较大的比表面积，可帮助过滤材料除去废气及废水中的有害杂质。

硫酸钙晶须的熔点为14500C，可以在10000C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。

（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机纸张，这样的纸张性能优异，难燃，适合于室内装饰。

（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200C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、耐温、绝缘性好。

技术指标：长度200~2000μm，直径1~20μm，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，硫酸钙晶须的耐热性超过石棉，18000C下加热2小时仅失重0.75%，而同样条件下石棉失重13.77%。

投资概算：按年产3千吨中试规模计，技术开发费：400万元，常温反应及配套设备：300万元，水热反应及配套设备：800万元，焙烧及配套设备：500万元，其它常规设备费（过滤、干燥、粉碎、包装）：300万元，基建：300万元，其他(管、泵、阀、控制仪表等)：300万元，不可预见：200万元，总投资：3100万元。