常压下脱硫石膏的转晶、改性及溶解度解读
转晶剂对不同工业石膏制备α-半水石膏的影响
转晶剂对不同工业石膏制备α-半水石膏的影响王培雄;龚小梅;丁家琪;曹宏【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2024(56)4【摘要】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。
【总页数】6页(P112-117)【作者】王培雄;龚小梅;丁家琪;曹宏【作者单位】生态环境部长江流域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心;湖北省长江新材研究设计院有限公司;武汉工程大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TQ177.3【相关文献】1.转晶剂对脱硫石膏制备α-半水石膏形貌及强度的影响2.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3.转晶剂对磷石膏制备α半水石膏影响的研究4.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5.转晶剂与蒸压参数对磷石膏制备α半水石膏的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
常压下脱硫石膏的转晶、改性及溶解度研究
脱硫石膏是钙基湿法烟气脱硫过程中，通过烟气脱硫装置经石灰(石)浆液吸收SO2产生的一种工业副产品。
实现脱硫石膏的资源化应用，是根本解决钙基湿法烟气脱硫工艺(FGD)中脱硫渣二次污染问题的有效途径。
本研究重点探索常压下利用脱硫石膏制备α-半水石膏过程中，脱硫石膏的转晶和改性的最佳条件。
同时对该转化过程中试剂级二水硫酸钙和脱硫石膏的溶解度变化规律进行研究，并比较二者在单种盐溶液和复合盐溶液中溶解度变化的规律。
本实验以常压盐溶液水热法改性脱硫石膏(对脱硫石膏进行改性)，并利用间歇反应装置(三口烧瓶)模拟结晶反应器。
本实验中主要探讨了不同温度及盐溶液种类和浓度对脱硫石膏晶体转化过程的影响，结合实验过程中样品的定性和定量分析，研究脱硫石膏转化生成α-半水石膏的过程，从而筛选出脱硫石膏常压盐溶液法晶体转化过程的最佳工艺条件。
实验结果表明，温度、盐溶液种类和浓度是脱硫石膏转晶过程中最敏感的因素，得到结晶形态良好的α-半水石膏的最佳控制条件为温度95℃~98℃，盐溶液浓度25%~31%。
硫酸钙溶解度的研究结果显示，二水硫酸钙（AR）和脱硫石膏在单种盐溶液中的溶解规律性是一致的：在CaCl2溶液中由于Ca2+同离子效应的影响，盐溶液浓度越高，二水硫酸钙的溶解度越低；MgCl2溶液中，因Mg2+可与SO42-生成稳定的硫酸镁离子对，从而促进二水硫酸钙的溶解，促溶作用明显；KCl溶液中，KCl溶解产生的盐效应也具有促进二水硫酸钙溶解的作用，但KCl盐效应所产生的促溶效果低于MgCl2；在Ca-Mg-K的混合氯化盐溶液中，硫酸钙溶解度受到同离子效应的影响最为显著。
关键词：脱硫石膏；α-半水石膏；转晶控制；溶解度Gypsum is an industrial by-products produced from the calcium-based wet flue gas desulfurization process (FGD). The practical utilization of FGD gypsum is an effective way and a fundamental solution to secondary pollution of the desulfurization residue of calcium-based wet FGD process.This study focuses on the optimum conditio ns of FGD gypsum conversion into α-calcium sulfite hemihydrate in salty solution at atmospheric pressure. At the same time, the change of solubility of reagent-grade calcium sulfate dihydrate and FGD gypsum are discussed and contrasted.The experiment is carried out in a batch reactor by using the method of hydrothermal mixed salt solution at atmospheric pressure. A 3-neck flask is used as the crystal reactor. In the experiment, the temperature and the concentration of salt solution which influence the transformation process are mainly discussed. With the samples analyzed by qualitatively and quantitatively, the progress of FGD Gypsum conversion into α-calcium sulfate hemihydrate is studied. Sequentially to select the optimum condition of FGD Gypsum conversion. The experimental results show that the temperature, species and concentration of salt solution are the most sensitive factors in the process of FGD Gypsum transformation. In order to get the α-calcium sulfate hemihydrates crystals with high quality, the best condition is keeping the temperature range among 95℃~98℃and ensure the mixed salt solution concentration range among 25% ~31%.The research results demonstrate that calcium sulfate dehydrate(AR) has the same rules with FGD gypsum in the single-salt solutions. In CaCl2 solution, as the co-ions effect of Ca2+, higher the concentrations , lower the solubility; In MgCl2 solution, for the stable bitter salt formed by Mg2 + and SO42-, it could enhance the dissolution of FGD gypsum and solubilization obviously; In KCl solution, the KCl promotes dissolution of FGD gypsum by salt effect, its solubilization is less than MgCl2solution. In the Ca-Mg-K mixed chloride salt solution, the solubility of calcium sulfate is affected most significant by co-ion effect.Key words:FGD Gypsum; α-calcium sulfite hemihydrate; conversion; solubility目录摘要 (I)Abstract (II)前言 (1)第一章绪论 (2)第二章文献综述 (4)2.1石膏的简介 (4)2.2石膏的分类 (4)2.2.1 按结晶水含量分类 (4)2.2.1 按天然石膏和脱硫石膏分类 (5)2.3 型半水石膏生产工艺和应用前景 (6)2.3.1 α型半水石膏生产工艺 (6)2.3.2 α型半水石膏制备的新工艺 (8)2.3.3 α半水石膏的应用前景 (9)2.4脱硫石膏的定义、来源及特性 (9)2.4.1 烟气脱硫石膏的定义 (9)2.4.2 脱硫石膏的来源 (10)2.4.3 脱硫石膏的特性 (10)2.5脱硫石膏的综合应用 (10)2.5.1 国外脱硫石膏的利用现状 (10)2.5.2 我国脱硫石膏的利用现状 (13)2.5.3 我国脱硫石膏再利用的影响因素 (15)2.6关于硫酸钙溶解度的研究 (16)2.6.1 对硫酸钙溶解度研究的讨论 (16)2.6.2 影响物质溶解度的因素 (18)第三章实验装置及分析方法 (22)3.1实验原料 (22)3.2实验装置和实验方法 (22)3.2.1 实验装置 (22)3.2.2 石膏转晶和改性 (23)3.2.3 石膏溶解度测定 (23)3.3分析与检测 (24)第四章石膏转晶和改性研究 (26)4.1单种盐溶液中转晶和改性实验 (26)4.1.1 盐溶液浓度和温度的影响 (26)4.1.2 浆液浓度 (29)4.2复合盐溶液中转晶和改性实验 (29)4.2.1 盐溶液 (29)4.2.2 温度 (31)4.2.3 浆液浓度 (34)4.3二水石膏转化为半水石膏机理 (34)4.3.1 溶解析晶机理 (35)4.3.2 局部化学反应机理 (35)4.3.3 彼列捷尔机理 (35)4.3.4 β半水石膏过渡相机理 (35)4.4小结 (36)第五章硫酸钙在盐溶液体系中溶解度研究 (37)5.1FGD石膏溶解平衡时间的确定 (37)5.2FGD石膏在纯水相中的溶解度研究 (38)5.3二水硫酸钙（AR）和FGD石膏在钙镁钾盐酸盐体系中的溶解度 (39)5.3.1 单种盐溶液对CaSO4.2H2O和FGD石膏溶解度的影响 (39)5.3.2 单种盐溶解度预测 (42)5.3.3 混合盐溶液对FGD石膏溶解度的影响 (45)5.4小结 (46)第六章结论 (48)参考文献 (49)附录攻读硕士学位期间发表的论文 (53)致谢 (54)前言2006年底前我国已有400家老火力发电厂完成脱硫项目改造，约产生800万吨烟气脱硫石膏，加上其他行业的烟气脱硫石膏，到2010年，其产量将达到2000万吨。
常压下脱硫石膏的转晶、改性及溶解度研究的开题报告
常压下脱硫石膏的转晶、改性及溶解度研究的开题报告一、研究背景石膏被广泛应用于建筑材料、石膏制品、农业等领域。
其中，脱硫石膏（FGD石膏）是一种由烟气脱硫系统产生的废弃物。
脱硫石膏含有大量的CaSO4·2H2O，其含水量约为20%~30%。
在常温下，脱硫石膏易于吸湿、结块，造成管理和处理难度。
为了提高脱硫石膏的利用率和经济效益，学界和工业界开始关注脱硫石膏的转晶、改性及溶解度研究。
通过将脱硫石膏转化为新型石膏制品，并使其具有较好的性质和应用效果。
因此，常压下脱硫石膏的转晶、改性及溶解度研究具有重要的理论和应用价值。
二、研究目的本研究旨在通过常压下的研究技术，探索脱硫石膏的转晶、改性及溶解度研究，并制备具有一定性质和应用效果的新型石膏制品。
具体研究目标如下：1.研究不同条件下脱硫石膏的晶型特征以及其转晶规律；2.探究改性处理对脱硫石膏性质和应用效果的影响；3.研究脱硫石膏改性后的溶解度特征以及溶解度与改性条件的关系；4.制备新型石膏制品，并评价其性质和应用效果。
三、研究内容和方法1.常压下脱硫石膏的转晶研究方法利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段，对脱硫石膏不同晶型的特征进行测定，并研究不同条件下脱硫石膏的转晶规律。
2.脱硫石膏改性处理的研究方法利用FTIR光谱、TG-DTA热分析、SEM等手段，对不同改性条件下脱硫石膏的结构和性质进行分析，并探究改性对脱硫石膏性质和应用效果的影响。
3.脱硫石膏改性后溶解度的研究方法利用颗粒度测试、比表面积测定、溶解度实验等手段，研究脱硫石膏改性后的溶解度特征以及溶解度与改性条件之间的关系。
4.新型石膏制品的制备与评估方法根据以上研究结果，设计制备新型石膏制品，并对其性质和应用效果进行评估。
四、预期结果本研究的预期结果包括：1.研究不同条件下脱硫石膏的晶型特征以及其转晶规律；2.探究改性处理对脱硫石膏性质和应用效果的影响；3.研究脱硫石膏改性后的溶解度特征以及溶解度与改性条件的关系；4.制备新型石膏制品，并评价其性质和应用效果。
脱硫石膏应用技术现状及其发展趋势
专题论述
脱硫石膏应用技术现状及其发展趋势
The State-of-the-Art of Applied Technology for FGD Gypsum and Its Developing Tendency
钟世云 ，陈维灯，贺鸿珠
（同济大学材料科学与工程学院，同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室，上海 200092）
基、路面下基层或平整土地所需砂土，取得了较好的效果。
烟灰材料产品制成后，因为在一天中就会硬化，所以存在
以上的颗粒粒径在 ３０￣６０ μｍ 之间。此外，脱硫石膏呈湿
粉状，脱硫石膏的含水率一般为 １０％￣１５％。在脱硫装置
正常运行的情况下， 脱硫石膏的颜色接近白色； 有时因含有
碳酸钙、碳酸镁等杂质而呈淡黄色和灰褐色； 当除尘器运
行不稳定， 含有较多细粒粉煤灰的烟气进入吸收塔时， 则
颜
色
为
灰色
［４
生产
。
日本
石
膏板
公
司提
出
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硫
石膏
技
术指
标
见表
２
［９
］
，
德国对脱硫石膏的技术要求见表 ３。将表 １ 和表 ２ 与表 ３
对比可以发现，我国目前脱硫石膏的品质还达不到石膏板
的要求，尤其是 Ｎａ、Ｍｇ 等水溶性无机盐。
表2
项目
CaSO 4·2H 2O SO 3（干燥）
灰分 MgO Na 2O
日本石膏板用脱硫石膏指标要求 %
量可
以
按照
减
排二
氧化
硫
排放
量的 ２．７ 倍进行计算。如果我国全部火电厂都安装脱硫装
用于粉刷石膏中脱硫石膏的质量要求
用于粉刷石膏中脱硫石膏的质量要求论文
粉刷石膏质量的要求一直是改善建筑墙面水泥砂浆质量的关键，而石膏离不开脱硫石膏中的添加物。
所以，正确脱硫石膏的质量要求对于粉刷石膏有重要性。
首先，脱硫石膏应由国家质量监督检验检疫技术相关部门检测、验证。
只有经过合格的质量检查，才能确保脱硫石膏的准确性，从而确保粉刷石膏的质量。
其次，脱硫石膏的重量、比重、结晶度、溶解度、微粉尘含量等主要性质应符合国家标准。
只有国家标准合格的质量，才能保证脱硫石膏在添加到粉刷石膏中时不会影响其正常使用。
此外，脱硫石膏还应具有良好的整体性，不能有凝聚物，人工视觉检验时，脱硫石膏必须清晰可见，表面无油污、无污痕。
只有不含水分的无污痕的脱硫石膏，才能与粉刷石膏完美结合，保证墙面装饰之质量。
最后，生产了脱硫石膏，在生产过程中也应进行质量管理。
比如记录每一批生产的原料、使用技术和结果，在装货前也要进行检验，确保脱硫石膏的质量符合要求。
总的来说，脱硫石膏的质量要求关系到粉刷石膏的质量，因此，对脱硫石膏的质量要求要十分严格，从原料检测到生产管理等方面都要有规范的操作流程和标准。
只有达到国家质量标准，才能确保添加到粉刷石膏中的质量，从而为建筑带来优质装饰效果。
常压盐溶液法从烟气脱硫石膏制备硫酸钙晶须研究
法 ｌ 。蒸 压 法 是 将 质 量 分 数 小 于 ２ 的 Ｃ Ｓ ・ ３ ］ ａＯ ２ 悬 浮 液 加 人反 应 釜， 入 饱 和蒸 汽 ， Ｈ Ｏ 通 将 Ｃ Ｓ ・２ Ｏ 转 变 为 细 小 针 状 的 半 水 石 膏 ａＯ Ｈ （ ａＯ Ｃ Ｓ ・ ． Ｈｚ 的 工 艺 过 程 ， ０ ５ ｏ） 目前 研 究 人 员 分 别 以天 然 石 膏 ＿ 、 析 纯 硫 酸 钙 ［ 和 脱 硫 石 膏 ［ ４分 ］ ５ ］ ６ ］
２ ， 用于建材、 泥等行业 ， 用量有 限。 Ｈ Ｏ） 可 水 但
程 ， 考 察 温 度 、 ａ １ 浓 度 和 Ｈ Ｓ 浓 度 以 及 并 Ｃ Ｃ。 Ｏ
搅拌速 率对脱 硫石 膏转化过 程 的影 响 。
１ 试 验
１ １ 原 料 ．
利用 脱硫石 膏制备 高品质石 膏产品 以拓展其应 用 领域 ， 是将脱 硫石膏变 废为宝 的根本途径 ＿ ］ 】 。 石 膏晶须是 硫 酸钙 的纤 维 状单 晶体 ， 一种 是
９ ． ８ ） 与天然 石膏相 比 ， ２ ７ ， 其黏 土类矿 物组分较
少 。激 光 粒 度 分 析 表 明 该 脱 硫 石 膏 的 平 均 粒 径 为
４ ． ６ “ｍ 。 ３ ３
表 １ Ｆ ＧＤ石 膏 的 化 学 组成 ｆ．／ ） ＇ ％ ，
１ ２ 试 验 装 置 及 试 验 方 法 ． 试 验 装 置 为 一 间 歇 式 反 应 系统 。系 统 中 结 晶 器 为 有 效 容 积 ５ ０ ｍＬ 的 三 口烧 瓶 ， 用 Ｄ 一０ ０ 采 Ｆ１ １
钙基 湿法 烟 气 脱 硫 （ ＧＤ） Ｆ 是世 界 上 应 用 最 广泛 的 烟 气 脱 硫 技 术 。采 用 该 工 艺 每 处 理 ｌ ｔ Ｓ 会 产生脱硫 石 膏 ２ ７ｔ Ｏ ． 。脱 硫石 膏 是经 过 细 分 的湿 态 晶 体 ， 高 品位 的二 水 石 膏 （ ａ Ｏ 是 Ｃ Ｓ ・
脱硫石膏在常压盐溶液制备α——半水石膏的研究
脱硫石膏在常压盐溶液制备α——半水石膏的研究发表时间：2008-12-23T11:15:45.607Z 来源：《中小企业管理与科技》供稿作者：邹本芬[导读] 探讨了盐溶液浓度、pH值、温度、媒晶剂、表面活性剂、料浆浓度、晶种对a半水石膏晶体形态的影响。
摘要：以脱硫石膏为原料，采用常压盐溶液法。
探讨了盐溶液浓度、pH值、温度、媒晶剂、表面活性剂、料浆浓度、晶种对a半水石膏晶体形态的影响。
试验结果表明，添加复合媒晶剂，对制备短柱状a型半水石膏晶体有利；添加晶种，可进一步增大晶体的粒度并缩短反应时间；添加表面活性剂，可降低长径比、缩小粒度分布的范围。
关键词：脱硫石膏 a半水石膏盐溶液 pH值温度媒晶剂表面活性剂晶种0 引言脱硫石膏是来自排烟脱硫工业，颗粒细小、品位高的湿态二水硫酸钙晶体。
其二水硫酸钙含量高达90-95%，颗粒细度在200目以上，附着水含量在10-20%，颜色为土黄色或灰白色。
随着“节能减排”法规的逐步健全和环境保护要求的日益提高，脱硫石膏的产量迅速增加。
针对脱硫石膏应用技术和领域的研究也越来越为各个研究单位所重视，脱硫石膏应用领域和产品种类逐步扩大。
本研究采用宁夏马莲台电厂脱硫石膏为原料，进行脱硫石膏制备α型半水石膏的技术探讨。
由二水石膏制取α-半水石膏的方法主要有蒸压法和水热法（水热法又包括常压盐溶液法、加压水溶液法）。
本研究所采用的原料为电厂的环保副产物——脱硫石膏，根据脱硫石膏的主要特性，选择常压盐溶液法的工艺途径进行脱硫转化α-半水石膏的技术探讨。
1 试验1.1 原料组成1.2 试验方法将脱硫石膏（石膏：盐溶液质量比=1：1-3）投入20-40%浓度的盐介质水溶液中，另掺0.05-1.5%溶液重的有机羧酸盐和无机盐配制的复合媒晶剂，加入专用反应器（反应器为自制，反应器所采用的热介质为带压水蒸气）里，打开反应器的搅拌装置，通入热介质对盐溶液进行加热。
加入晶种，控制溶液pH值在4-5之间，物料在反应釜90-105℃温度下热处理20分钟-3小时，然后过滤、洗涤、，在120-160℃下干燥，干燥后的产品经粉碎机粉磨，得到α-半水石膏粉产品，测定性能指标。
脱硫石膏试验小结
关于脱硫石膏试验的小结
1
1
五、分析结果和适应性检测结果
试验小结：脱硫石膏SO3含量正常，但总体来说算是不成功的，存在问题如下：
1、脱硫石膏掺加以后，标准稠度高，加水量难找，最高稠度达34.4，净浆表面看较稀，但落距仍不合格；
2、重复两次试验，成型困难，在成型时，物料松散，E29较为明显，E30相对E29要好，E29在养护24小时候，脱模困难，基本处于松散。
说明不是脱
硫石膏掺加量不足引起的。
可以说脱硫石膏掺量越高，对水泥性能包括强度影响是成正比的；
3、在适应性方面，纯掺脱硫石膏的基本无流动度，凝固速度相当快。
导致E29在两次试验中都无适应性结果
4、接下来，考虑从别的地方选取脱硫石膏继续试验。
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常压下脱硫石膏的转晶、改性及溶解度
脱硫石膏是钙基湿法烟气脱硫过程中,通过烟气脱硫装置经石灰(石)浆液吸收SO2产生的一种工业副产品。
实现脱硫石膏的资源化应用,是根本解决钙基湿法烟气脱硫工艺(FGD)中脱硫渣二次污染问题的有效途径。
本研究重点探索常压下利用脱硫石膏制备α-半水石膏过程中,脱硫石膏的转晶和改性的最佳条件。
同时对该转化过程中试剂级二水硫酸钙和脱硫石膏的溶解度变化规律进行
研究,并比较二者在单种盐溶液和复合盐溶液中溶解度变化的规律。
本实验以常压盐溶液水热法改性脱硫石膏(对脱硫石膏进行改性),并利用间歇反应装置(三
口烧瓶)模拟结晶反应器。
本实验中主要探讨了不同温度及盐溶液种类和浓度对脱硫石膏晶体转化过程的影响,结合实验过程中样品的定性和定量分析,研究脱
硫石膏转化生成α-半水石膏的过程,从而筛选出脱硫石膏常压盐溶液法晶体转
化过程的最佳工艺条件。
实验结果表明,温度、盐溶液种类和浓度是脱硫石膏转晶过程中最敏感的因素,得到结晶形态良好的α-半水石膏的最佳控制条件为温
度95℃~98℃,盐溶液浓度25%~31%。
硫酸钙溶解度的研究结果显示,二水硫酸钙(AR)和脱硫石膏在单种盐溶液中的溶解规律性是一致的:在CaCl2溶液中由于
Ca2+同离子效应的影响,盐溶液浓度越高,二水硫酸钙的溶解度越低;MgCl2溶液中,因Mg2+可与SO42-生成稳定的硫酸镁离子对,从而促进二水硫酸钙的溶解,促溶作用明显;KCl溶液中,KCl溶解产生的盐效应也具有促进二水硫酸钙溶解的作用,但KCl盐效应所产生的促溶效果低于MgCl2;在Ca-Mg-K的混合氯化盐溶液中,硫酸钙溶解度受到同离子效应的影响最为显著。
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[6]. 申士富,张连松,孙传尧.脱硫石膏综合应用研究[J].矿冶, 2003,(03)
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法电导滴定微量碘离子[J].分析测试学报, 1986,(01)
[8]. 王方群,原永涛,齐立强.脱硫石膏性能及其综合利用[J].粉煤灰综合利用, 2004,(01)
[9]. 陈云嫩,梁礼明.脱硫石膏胶结尾砂充填的研究[J].金属矿山, 2003,(03)
[10]. 丛钢,林芳辉,彭志辉.重庆地区电厂脱硫石膏的利用研究[J].粉煤灰综合利用, 1996,(02)
【关键词相关文档搜索】：化学工艺; 脱硫石膏; α-半水石膏; 转晶控制; 溶解度
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