硫酸钙晶须制备工艺的探讨
硫酸-无机盐中脱硫石膏水热合成硫酸钙晶须

关键 词
硫酸 一 无机盐体 系; 脱硫石 膏; 半水硫酸钙晶须 ; 水热 法; 晶型控制剂
中图分类号 : T Q 1 7 7 . 3 7 5 ; T Q1 2 5 . 1 + 4 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 - 8 0 9 8 ( 2 0 1 7 ) 0 2 — 0 0 4 2 . 0 4
第4 0 卷 第2 期 2 0 1 7 年3 月
非 金 属 矿
No n . Me t a l l i c Mi n e s
VO1 . 40 N O. 2 M a r c h,201 7
硫酸一 无机 盐中脱硫石膏水热合成硫酸钙晶须
李 强 师 长伟’ 刘福 立 尚 超 闫平科 王 来贵
P r e p a r a t i o n o f Ca l c i u m S u l f a t e Wh i s k e r s f r o m FG D Gy p s u m v i a Hy d r o t h e r ma l Cr y s t a l l i z a t i o n i n t h e S u l f u r i c Ac i d — i n o r g a n i c Sa l t
L i Qi a n g S h i C h a n g we i L i u F u l l S h a n g C h a o Y a n P i n g k e Wa n g L a i g u i
( 1 Co l l e g e o f Mi n i n g , L i a o n i n g T e c h n i c a l Un i v e r s i t y , F u x i n , L i a o n i n g 1 2 3 0 0 0 ; 2 S c h o o l o f Me c h a n i c s a n d E n g i n e e r i n g , L i a o n i n g T e c h n i c a l
微波干燥硫酸钙晶须的研究

微波干燥硫酸钙晶须的研究张锁龙;刘科【摘要】硫酸钙晶须是一种正在被广泛应用的添加组分,发挥着日益突出的作用.干燥是制备硫酸钙晶须工艺中的重要步骤.为了探究微波干燥方式对硫酸钙晶须干燥的可行性,首先阐述了微波干燥原理,并且通过以二水硫酸钙晶须为原料的实验,获得在多种主要影响因素条件下半水硫酸钙晶须的实验结果.优化干燥的实验条件为:硫酸钙晶须100g、微波干燥时间25 min、微波功率700W,此条件下硫酸钙晶须的相对脱水率达到97%;对样品进行XRD检测,其成分全部为半水硫酸钙晶须,与样品在120℃常规电加热干燥下所得样品成分相同,而微波干燥时间仅为其的加热干1/5.同时,通过材料性能测试实验,证明微波处理的硫酸钙晶须性能得到增强.【期刊名称】《常州大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(026)002【总页数】5页(P53-57)【关键词】硫酸钙晶须;结晶水;微波干燥;电加热干燥;功能性【作者】张锁龙;刘科【作者单位】常州大学机械工程学院,江苏常州213016;常州大学机械工程学院,江苏常州213016【正文语种】中文【中图分类】TM924.76;O784微波是指波长范围为0.001~1m、频率范围为0.3~300GHz、具有穿透能力的电磁波[1]。
由于微波频率比一般的无线电波频率高,也称之为“超高频电磁波”。
微波作为一种电磁波,也具有波粒二象性。
微波的基本性质通常为穿透、反射、吸收3个特性。
为了规范使用微波频率,目前微波加热所采用的常用频率为915MHz和2 450MHz,其对应的波长分别为330mm和122mm,微波2450MHz频率已经合法应用于民用加热设备上。
微波加热是将微波作为加热能源,通过微波辐射,与物质分子之间发生相互作用并被吸收,由于能量耗损而产生的一种热效应。
微波是由微波发生器(磁控管)接受电源功率而产生的,通过波导输送到微波加热器,物料在微波场的作用下被加热。
微波加热的基本原理[2]可通过极性水分子在交变电场中的极性转化来阐释,装置如图1所示。
硫酸钙晶须项目调研

硫酸钙晶须项⽬调研硫酸钙晶须调研报告⼀、硫酸钙晶须的研发现状硫酸钙晶须的研究⼯作开始于20 世纪70 年代,1975 年⽇本某陶瓷研究所⾸先对硫酸钙晶须展开了正式的研究,其⽬的主要是实现⽣⽯膏的有效利⽤:提⾼⽯膏产量、排除过剩副产品。
到1987 年为⽌,⽇本⼰经建成了⽉产量20万吨的硫酸钙晶须⽣产中试成套设备,⽣产出了各种型号的晶须产品,成为20 世纪80 年硫酸钙晶须产业起步发展的中坚⼒量。
然⽽,国外(诸如⽇本、美国、德国等)对硫酸钙晶须的开发仍处于中试阶段,尚未形成⼯业化⼤规模⽣产。
有如下⼏⽅⾯原因:1、欧美等地区的⽯膏资源贫乏,原料不⾜,采⽤废⽯膏则会影响晶须产品的质量;2、硫酸钙晶须⽣长的影响因素较多,反应条件、⽣长形貌控制困难;3、制备复合材料时,晶须的改性⼯艺、添加⼯艺等研究进展缓慢,应⽤受限。
20 世纪90 年代初,我国开始了针对硫酸钙晶须制备及改性⼯艺⽅⾯的研究⼯作。
⽬前,国内从事硫酸钙晶须产品应⽤研究的科研院校主要有:中科院化⼯冶⾦研究所、中科院青海盐湖所、东北⼤学、北京化⼯⼤学、武汉⼯业⼤学、⼴东⼯业⼤学及部分⽣产⼚家等,现已开发出多种硫酸钙晶须的制备⽅法及应⽤⼯艺;并在21世纪初进⾏了⼯业化⽣产。
⼆、硫酸钙晶须的应⽤⽅向硫酸钙晶须与其他晶须产品相⽐性价⽐⾼,同时绿⾊环保⽆污染,既可以作为复合材料中的增强组元、⽆机填充料等,也可以起耐磨、净化过滤、阻燃、增加⽩度等效果,其应⽤相当⼴泛。
⽬前研究的主要领域包括:复合材料的增强和耐磨,沥青的改性,环境⼯程中药品饮品的过滤、废⽔废⽓的处理,涂料和油漆的改性,纸张的处理等。
2.1硫酸钙晶须作为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。
2.2硫酸钙晶须作为摩擦材料传统的摩擦材料是⽯棉,但是⽯棉材料存在污染,可能导致肺部疾病,因此发达国家已禁⽌或限制其使⽤范围。
硫酸钙晶须的制备研究进展

Re s e a r c h P r o g r e s s o n t h e Pr e p a r a t i o n o f Ca l c i u m S u l f a t e Wh i s k e r
L /Y a n—y a n, G u o J i 一 ,Z H A NG Y u a n
・
5 8・
山 东 化 工 S H A N D 0 N G C H E M I C A L I N D U S I R Y
2 0 1 3年 第 4 2卷
硫酸钙晶须的制备研究进展
李 燕燕 ,国吉富 , 张 源
( 山东 金正大 生态 工程股 份有 限公 司 , 山东 临沂 2 7 6 7 0 0 )
硫酸钙 晶须 又名 石 膏 Fra bibliotek须 , 分 为无 水 、 半水、 二
水硫 酸钙 晶须 , 是 一种 以单 晶形式 生长 的新型 针状 、
酸钙在水 中的溶解度很低 , 需要借助高压反应釜加 速渗析反应和控制过程的物理化学因素 , 实现晶须 的形成和改性 , 生产成本较高 , 工业化应用和推广受 到一定限制。 杨荣华等 以天然石膏为原料 , 采用水热法制 备出石膏晶须 , 得出硫酸钙晶须的最优工艺条件为 : 生石膏原料粒度小 于 1 2 2 1 x m、 调整料浆初始 p H值 为1 O 、 料浆质 量分数 为 5 %、 反 应 温 度 控 制 在 1 3 0 q C 、 反应时间为 1 . 5 h , 制备出的硫酸钙晶须产品
s u l f a t e wh i s k e r s we r e s u mma iz r e d,s o me p r o b l e ms we r e d i s c u s s e d a nd s o me r e l e v a nt s u g g e s t i o ns we r e p u t f o r wa r d. Ke y wo r d s: c a l c i u m s u fa l t e; wh i s k e r ; p r e p a r a t i o n
年产10000吨无水硫酸钙晶须设计

目录第一章绪论1.1课题研究的意义与背景1.2晶须及其结构性能介绍1.3无水硫酸钙晶须的性质和特点1.4无水硫酸钙晶须的应用1.5国内外无水硫酸钙晶须制备研究现状1.6目前制备无水硫酸钙晶须存在的问题第二章实验部分介绍2.1引言2.2实验的目的2.3实验的设备及仪器介绍2.4实验的药品与试剂2.5实验的分析与测试2.6制备无水硫酸钙晶须的工艺流程2.7实验装备图2.8本章小结第三章低温水热法制备硫酸钙晶须3.1引言3.2制备方法3.3二水硫酸钙晶须制备工艺条件实验研究3.3.1反应原料浓度的选择3.3.2反应时间的选择3.3.3搅拌速度对硫酸钙晶须的影响3.3.4反应温度对硫酸钙晶须的影响3.3.5寻找最佳产物的生产条件第四章制作10000吨无水硫酸钙晶须的设计研究4.1引言4.2项目介绍4.3硫酸钙晶须特点和应用前景4.4项目的技术来源、工艺4.5项目的规模介绍4.6本次设计解决的主要的问题与技术要求4.7本章小结第5章总结与展望5.1 对全文的总结5.2对未来工作的展望参考文献谢词附录前言以金属,陶瓷和树脂为基质,添加各种晶须构成高性能复合材料已成为目前国际材料科学发展的趋势。
然而,传统的晶须如碳晶须、碳化硅晶须、氮化硅晶须等价格高昂,严重限制了晶须复合材料的民用化,因此开发廉价晶须成为当今复合材料研究的热点之一。
硫酸钙晶须作为一种新型材料,不但具有与碳纤维相近的力学性能,还具有耐高温、抗化学腐蚀,良好的相容性和平滑性,再生性能好,毒性低,容易进行表面处理等优点,而其价格仅为碳化硅晶须的 1 /200~1 /300。
因其高性价比及其在民用材料的巨大应用前景,而成为材料领域的研究焦点。
目前制备硫酸钙晶须主要通过水热法,该法需在高温高压下反应,晶须长径比低,能耗高,对反应装置要求高,且难以大规模化生产,从而制约了该法的工业性应用。
本文针对这一问题,利用工业产品硫酸铵和氯化钙为原料,提出两种合成硫酸钙晶须新工艺:低温(0~100℃)水热法制备出了长度在 80~90 之间,直径在 0.5~1.0 之间,长径比达到 85 的二水硫酸钙晶须,该工艺大大提高了反应原料的浓度。
稀土尾矿中钙的提取及硫酸钙晶须的制备

稀土尾矿中钙的提取及硫酸钙晶须
的制备
稀土尾矿中钙的提取及硫酸钙晶须的制备
稀土尾矿是一种质量比较低的矿砂,其中含有大量的钙和其他稀土元素,其中钙是主要的有用成分。
因此,有必要从稀土尾矿中提取出钙元素,并制备硫酸钙晶须,以满足市场的需求。
提取钙元素和制备硫酸钙晶须的具体操作流程如下:
一、稀土尾矿中钙的提取
1.首先,将稀土尾矿进行选矿,去除杂质,使稀土尾矿中的钙更加纯净;
2.然后,采用氢氧化钠熔融法将稀土尾矿中的钙提取出来,即将稀土尾矿加入氢氧化钠溶液中,煮沸后收集沉淀物,得到氢氧化钠溶液中的钙沉淀;
3.最后,经过离子交换法、氧化还原法等方法将沉淀物中的钙离子进行分离,得到纯度较高的钙溶液。
二、硫酸钙晶须的制备
1.将上述提取的纯钙溶液与硫酸混合,加热搅拌,使钙离子与硫酸发生化学反应,形成硫酸钙溶液;
2.将硫酸钙溶液放入裂解器中,加热蒸发,使溶液中的水分被蒸发,剩下硫酸钙晶须;
3.将硫酸钙晶须冷却,容易晶须晶体形成,然后对其进行筛分,筛选出符合要求的硫酸钙晶须。
以上就是从稀土尾矿中提取钙元素,并制备硫酸钙晶须的具体操作流程,只要按照上述步骤操作,就可以获得高纯度的硫酸钙晶须。
硫酸钙晶须的制备及其应用进展

目前 , 制取 硫 酸钙 晶须 的方法 主 要有 水 压热 法 和常压 酸 化法 。水 压热 法 , 天然石 膏 精 制后 得 到 将 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 成针 状或 纤 维状 半 水硫 酸 钙 晶
度约 为 1 ~1 m,长径 比达 到 5~l 0 0 0 0甚 至更 0
须 【 3 】 。
12 制 备原理 .
结 晶理 论认 为 , 酸钙 晶须 的制备 实 质上 是 颗 硫
高的纤维状单晶体。不含有通常材料中存在的缺陷 ( 晶界 、 错 、 穴 等 )原 子高 度 有 序 , 位 空 , 强度 接 近 于 完整 晶体 的理 论值 ,是 目前 已知 强度 最 大 的 固体 , 具有 优 良的力 学性 能 , 可作 为 符合 材料 的增 强和 改 性组分 [ ” 。 硫 酸 钙 晶须 , 又称 石 膏 晶 须 , 无 水 硫 酸 钙 的 是 纤 维状 单 晶体 , 白色疏 松针 状 物 , 有完 善 的结 构 、 具 完 整 的外形 、 定 的横 截面 、 定 的尺 寸 , 特 稳 其平 均 长 径 比一般 为 3 0~8 。具有颗 粒 状填料 的 细度 、 0 短纤 维 填 料 的长 径 比 、 高 温 、 酸 碱 性 、 化 学 腐 蚀 、 耐 耐 抗 韧 性好 、 电绝缘 性 好 、 强度 高 、 易进 行 表 面 处 理 , 与 树 脂 、 料 、 胶相 容 性 好 , 够均 匀 分 散 , 有 优 塑 橡 能 具 良的增 强功 能和 阻燃 性 。和其 他 无机 晶须 相 比 , 硫 酸钙 晶须是无 毒 的绿色 环保材料 [ 2 1 。
高密度聚乙烯硅烷偶联剂改性硫酸钙晶须复合材料的制备与性能

随着功能性高分子材料的迅速发展,聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)以及高密度聚乙烯(HDPE)等塑料的生产工艺不断提高。
其中,HDPE 由于具有优越的化学稳定性、耐磨性、电绝缘性能及优异的机械强度等特殊性能,被广泛应用于商品包装、建筑建材、医用塑料以及农业薄膜等领域。
但随着应用领域的增加,局限性也随之显现,HDPE在实际应用中具有脆性强、降解性及耐候性差等缺陷。
有研究发现,利用价格低廉且性能优异的无机填料对HDPE进行填充改性可弥足这些不足。
硫酸钙晶须(CSW)是一种晶体结构近乎完美的新型无机纳米填料,不仅成本低廉,而且具有优异的热稳定性、绝缘性、高拉伸强度和弹性模量,常用作增强高聚物的机械加工性及热稳定性等方面的优良填料。
但随着无机材料改性HDPE越来越普遍,却无法同时提高HDPE的力学性能、结晶性能和可加工性能。
原因在于HDPE极性较弱,同时CSW具有较高的长径比,在制备HDPE/CSW复合材料时,CSW常在HDPE内部团聚。
如何进一步增强CSW在HDPE内部的分散性,增强两者之间的界面相容性,保证良好的力学性能、结晶性能和可加工性能是目前研究难题所在。
相关研究表明,硅烷偶联剂常用来提高无机填料的分散性,在无机材料与有机材料之间存在“桥梁”的作用。
为此,本研究采用熔融共混挤出造粒工艺制备了HDPE/CSW复合材料。
先采用KH570对CSW进行表面改性,再与HDPE熔融共混,在增强CSW与HDPE的界面相容性的同时,降低CSW在HDPE基体中的团聚现象,提高复合材料的机械加工性。
然后通过对HDPE/CSW复合材料进行力学性能、热失重(TG)、差示扫描量热法(DSC)、结晶和降解动力学分析,研究不同含量的CSW对HDPE/CSW复合体系的力学性能、结晶性能与热稳定性能的影响,利用结晶模型和热降解模型探究复合体系的非等温结晶动力学与热降解动力学。
摘要:以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)改性的硫酸钙晶须(CSW)为高密度聚乙烯(HDPE)的填料,采用熔融共混法制备了HDPE/CSW 复合材料。
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平 滑表 面 , 远远 超过 碳纤 维和 玻璃纤 维 增强 的材 料制
从 近几 年 国 内外 的制 备方 法来 看 , 要有 水压 热 主
品 。硫酸 钙在 制品 中 的取 向无 规则 , 因此制 品显 示 出 法和 常压酸化 法 。 各 向 同性 , 纵 向和 横 向 收缩 率差 异 较 小 , 而 能够 其 从 保证制 品的尺寸稳 定性 。
后 替代 石 灰石 作为 吸 收剂 用 于热 电厂 的烟 气脱 硫 , 也 当温 度 升 高 时 , 不 分 解 、 软 化 , 度 几 乎 没 有 损 其 不 强
会产 生大 量 的脱 硫石 膏 。这 些制盐 副产 的废 石膏 如果 失 , 学性 能稳 定 。 力
任其 大量 堆 积不 仅 占用 大 量 的土地 , 而且 其 中的有 害 1 . 表 面 性 能 硫 酸 钙 晶须 的横截 面多 为 六 角形 、 .3 1 斜 物 质还 会 污 染 环 境 , 企 业 带 来 很 大 的 负 担 , 重 制 方 形 、三 形 或 薄带 形 , 同于玻 璃 纤 维 或 硼 纤 维 具 给 严 二角 不
泛用途 。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
增 强 塑料复 合材料 。硫 酸钙 晶须 的性 能特点 如下 :
硫 酸 钙 晶 须 的制 备 通 常 直 接 采 用 天 然石 膏 为原 111 强 度 性 硫 酸 钙 晶 须是 一 种 细 微 的单 晶 体 , .. 高 内 料 。虽 然 中 国天 然石 膏资 源丰 富 , 但从 长远 来看 , 这种 部 结 构 十 分完 整 , 具有 非 常坚 韧 的性 质 。 的断 裂 强 高 不 可 再 生 的石 膏 资 源将 愈 来 越 少 , 究 会 枯 竭 , 终 因此 度 和弹 性模量 , 其抗 张 强度 为玻璃 纤维 的 5 1 。硫 — 0倍 合 理 利 用 工业 副产 石 膏 制 备 硫 酸 钙 晶 须 具 有 重 大 的 酸 钙 晶须 经过 4 %的应 变仍 然 在 弹性范 围 内 ,且不 会
2
苏
盐 科 技
小甚 至边角部 位都能得 到增强填 充 。
强 键方 向 ,硫 酸钙 晶体在 这 个 方 向上 的生 长速 率 最
因此 硫 酸钙晶须 沿该轴线 螺旋错 位生长 。 11 平滑性 能 硫酸钙 晶须能 增强工 程 塑料 的膨 胀 系 快 , .. 5
2 数 , 成型 收缩 率 变小 , 极 高 的尺 寸 精度 和 光 洁 的 2. 制 备 方 法 使 有
晶须 具 有 固定 的横 截 面 形 状 、 整 的外 形 、 善 的 内 完 完
硫 酸 钙 晶须具 有 高 强度 、 高模量 、 高韧 性 、 绝缘 高
部结 构 , 其强 度 可 接 近完 整 晶 体 的理 论 值 , 一 类 重 性 、 是 耐磨 耗 、 高 温 、 酸 碱 、 腐 蚀 、 外 线 反 射 良 耐 耐 抗 红 要 的复 合材 料 增 强 组元 , 合 成 纤 维 、 在 塑料 、 纸 、 造 玻 好 、 易于 表 面处 理 、 与聚合 物 复合 、 毒 等诸 多优 良 易 无 璃 、 瓷 、 属 复 合 材料 以 及建 筑 材 料 等 领 域 都 有 广 理化 性 能 , 陶 金 可用 其开 发 各种 新 型轻 质 、 高强 比 、 耐磨 的
面的研 究进 展 , 出了硫 酸钙 晶 须在 制 备 、 用方 面的未来发展 方向 。 指 应
【 关键 词 】 硫 酸 钙
晶须
制备 工 艺
硫 酸 钙 晶须 又 叫石 膏 晶须 或石 膏纤 维 , 指半 水 为资 源化利 用制 盐 副产石 膏提供 一种 新 的思 路 。 是
或无水 的纤 维状单 晶体 。由于硫酸 钙 晶须 内部原 子排 1 硫 酸 钙 晶 须 的性 质 及 分 类 列对 称规 整 , 分配 比准确 , 少有 缺 陷 , 此硫 酸 钙 1 1 硫 酸 钙 晶 须 的 性 质 成 很 因 .
制盐 副产 石 膏找 到有 效 的利 用 途径 , 而且 也 是缓 解 环 1 . 相 容 性 能 硫 酸钙 晶须 的尺寸 细 微 , .4 1 不影 响 复合 境污染 的一 个有 效手段 。下 面仅从 理论 上谈 谈硫 酸钙 材料 的成 型流 动性 , 近 于无 填充 的树 脂 。硫 酸 钙 晶 接 晶须 的性 质 、 备原 理及 方 法 、 艺技 术 现状 和应 用 , 须 可在 有 机 基体 中分 布 得 很 均 匀 , 制 工 即使 是 极 薄 、 极狭
2 1 年 3月 01
苏
盐
科
技
第 1 期
1
硫酸钙 品须 制备 工艺 的探讨
黄 承 蒋 海斌
淮安 230 ) 2 2 0 ( 苏省制 盐工 业研 究所 , 苏 江 江
【 摘
要 】 详 细介 绍 了硫 酸钙 晶须 的性质 和分 类 ,综述 了其制 备原 理和 工 艺技 术 现状 及 关键 技 术应 用方
约 了企业 的 良性 发 展 。 因此 , 用这 些 制盐 副 产 石膏 生 有 圆形 横 断面 , 可大 大 增 加 晶须 的 长 径 比 , 满 足增 能
产 高附加 值 的硫 酸 钙 晶须产 品 ,不 仅 能 变废 为 宝 , 为 强材 料 、 防火材 料对 长径 比( 0 10 ) 3 — 0 0 的要 求 。
意义。
产 生永 久 形变 。硫 酸 钙 晶须 没有 明显 的疲 劳特 征 , 即
江 苏 井 神盐 化 股 份 有 限公 司 为 了解 决纯 碱 生 产 使 被磨 成粉末 、 断 , 切 其强 度也 不会 受损 。
中废液 的排 放 问题 , 制 碱废 液 加入 一定 比例 的淡水 11 将 . 2高 耐温性 硫 酸 钙 晶须具 有很 高 的熔点 , 9 0C . 在 0 注 入盐 矿 井进 行钙 液 除硫 , 时 会产 生 大量 的硫 酸钙 能 够保 持 良好 的机 械 性 , 降低 对设 备 的磨 损 。在 高 届 能 沉 淀物 。此 外 , 司将 卤水 净 化产 生 的 “ 泥 ” 公 盐 经处 理 温 下 ,硫 酸钙 晶须 具 有不 会 引起 高温 滑 移 的完整 性 ,