利用电厂脱硫石膏超声制备工业填料硫酸钙晶须
火电厂脱硫石膏综合利用
火电厂脱硫石膏综合利用摘要：经济的发展，促进社会对电力的需求也逐渐增加，这有效地推动了电力企业的发展。
通过分析火电厂发电工艺可以发现，煤炭等化石燃料燃烧过程中会产生含有二氧化硫、氮氧化物等污染物质的烟气，这些物质排放入大气环境中往往会带来酸雨、气候变暖等一系列的环境恶化问题，所以对火电厂烟气进行处理就成为技术人员主要研究的课题。
在研究火电厂烟气净化装置的同时，技术人员也发现火电厂烟气净化装置运行过程中会产生一定量的脱硫石膏，这些脱硫石膏往往具有一定的回收利用价值，如果能够充分利用其这些脱硫石膏，将有利于缩减火电厂生产成本，提高企业经济效益，并起到节能减排的作用。
本文就火电厂脱硫石膏综合利用展开探讨。
关键词：燃煤电厂；脱硫石膏；特点；综合利用引言我国是一个燃煤大国，而火力发电厂是用煤大户之一。
由于煤中硫元素的存在，在燃煤过程中，会产生大量的SO2气体，如若不进行处理排放到大气中会造成空气的污染。
随着国家环保压力的增大以及环保政策法规的出台，目前燃煤电厂统计口径内的燃煤发电机组已经基本全部采取了烟气脱硫控制措施。
1电厂脱硫石膏的产生及特性电厂采用的脱硫技术绝大多是石灰石———石膏法（FGD）。
这种方法是目前世界各国燃煤电厂采用的最主要的烟气脱硫技术，其脱硫效率高、技术成熟，而且脱硫副产物具有较高的利用价值。
其工艺过程是：烟气经锅炉空气预热器出来，进入布袋除尘器除掉大部分粉煤灰烟尘，然后经增压风机进入吸收塔，烟气中SO2与含有石灰石的浆液进行气液接触，生成CaSO3，然后通入空气将CaSO3氧化,生成石膏晶体CaSO4·2H2O。
脱硫石膏的主要成分和天然石膏一样，都是二水硫酸钙晶体（CaSO4·2H2O），其物理化学性质和天然石膏具有共同规律。
但作为一种工业副产物石膏,它具有再生石膏的一些特点，和天然石膏有一定差异。
脱硫石膏含有10％～20％左右游离水的潮湿、松散的细小颗粒，脱硫正常时其产出的脱硫石膏颜色近乎白色微黄，脱硫不稳定时会带进较多的煤灰等杂质，颜色发黑。
硫酸钙晶须的生产工艺
硫酸钙晶须的生产工艺
硫酸钙晶须是一种以硫酸钙为原料制备的无机纤维材料，具有尺寸细小、柔软、耐高温、无毒等特点，常用于绝缘材料、填充材料、过滤材料等领域。
下面介绍硫酸钙晶须的生产工艺。
硫酸钙晶须的生产工艺一般包括以下几个步骤：
1. 原料准备：首先需要准备硫酸钙的原料。
硫酸钙可以通过将石膏经过煅烧得到，煅烧温度一般在130-300摄氏度之间进行控制。
2. 石膏研磨：将石膏研磨成颗粒状，研磨的颗粒大小可以根据需要进行调整。
3. 石膏脱水：将研磨后的石膏颗粒放入脱水机中，通过脱水的方式去除颗粒中的水分。
脱水机一般采用离心式脱水，将石膏颗粒在高速旋转离心机中进行脱水。
4. 石膏成型：将脱水后的石膏颗粒放入成型机中进行成型。
成型机一般采用旋转成型方式，通过旋转成型机的旋转运动，使石膏颗粒逐渐凝固并形成晶须状。
5. 硫酸钙晶须烘干：将成型后的硫酸钙晶须放入烘干设备中进行烘干。
烘干温度一般在100-180摄氏度之间控制，以去除晶须中的水分。
6. 硫酸钙晶须加工：经过烘干的硫酸钙晶须可以进行进一步的
加工。
这包括切割、研磨、表面处理等工艺，以获得符合需求的硫酸钙晶须产品。
需要注意的是，在整个生产工艺中，原料的质量控制、生产设备的稳定性、工艺参数的准确控制都对硫酸钙晶须的质量产生重要影响。
此外，对于不同用途的硫酸钙晶须，其生产工艺可能会有所差异，需要根据不同要求进行调整。
利用电厂脱硫石膏超声制备工业填料硫酸钙晶须201长沙理工大学
湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划
项目申报表
项目名称:利用电厂脱硫石膏超声制备工业填料硫酸钙晶须
学校名称
长沙理工大学
学生姓名
学号
专业
性别
入学年份
毛大厦
201267090318
应用化学
男
2012
江志刚
201267090321
应用化学
男
2012
何艳琪
201267090101
应用化学
女
2012
韩颖
5)新型防污闪纳米SiO2/FEVE氟碳复合涂料的合成及性能研究(2014CL03),电力与交通材料保护湖南省重点实验室开放基金，2014.0101-2015.12.30，1万元，项目主持人；
6)基于空心海胆型球壳上TiO2纳米管阵列的可控制备及性能研究(21171027)，国家自然科学基金面上项目，2012.0101-2015.12.30，55万，主要参与人；
(2)弄清转晶剂、助晶剂对硫酸钙晶须形成及生长的作用和影响，弄清体系中各相关因素对硫酸钙晶须的物相、形貌、粒径分布及其性能的影响。
(3)如何实现企业脱硫石膏综合利用的最大经济化。
国内外研究现状和发展动态
目前，我国83%的发电量来自火力发电企业，全国煤电的比例已达到55%以上，到2020年煤电的比例还要提高[1]。煤炭的大量使用导致了SO2的排放量剧增，而SO2遇水后形成的酸雨对环境和人体健康造成了严重影响。在我国SO2的排放中，火电厂烟气SO2排放约占SO2总排放量的一半[2]。目前我国火电厂普遍采用的烟气脱硫技术是世界上应用最广泛的钙基湿法烟气脱硫（FGD）。采用该工艺每处理1吨SO2会产生脱硫石膏2.7吨。每年烟气脱硫产生的脱硫石膏约为760万吨，全国堆放的含硫石膏在内的化工副产石膏达4000多万吨[3]。目前，在国外如日本、德国、美国等国家，脱硫石膏主要用于生产建筑制品和水泥缓凝剂[4]。然而，国内对脱硫石膏的综合利用还刚刚起步，对其应用价值和市场竞争力普遍认识不够，对烟气脱硫石膏的研究主要集中在水泥混凝剂、建材、建筑石膏、土壤改性等方面，但存在产品品质不高，价格比较低廉，产品销售受到限制[5-6]。因此，如何利用脱硫石膏制备附加值更高，环境污染更小的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。若能将脱硫石膏转化为优良的工业填料硫酸钙晶须产品，不仅能给企业带来巨大的经济效益，而且可以有效的解决环境污染问题，变废为宝，大大提高脱硫石膏的利用率和价值。
硫酸钙晶须的制备及应用研究进展
硫酸钙晶须的制备及应用研究进展因硫酸钙晶须有许多优良性能，可用于塑料，橡胶，涂料等行业中。
硫酸钙晶须有较好的应用前景，故对硫酸钙晶须的制备及应用进行研究具有较高的价值。
本文对硫酸钙晶须的制备方法及应用做了概述。
标签：硫酸钙晶须;制备方法;应用硫酸钙晶须（CSW）是一种绿色环保无机材料。
无水晶须可在1000℃以上使用，因而无水的CSW具有高的使用价值和极高的强度。
[1]硫酸钙晶须的抗拉强度和弹性模量极高，有耐高温、高韧性、和橡胶等聚合物有较强的亲和力等优点，可用于橡胶、涂料、造纸等行业。
[2]CSW的应用前景广阔。
一、硫酸钙晶须的制备水热法水热法是用二水硫酸钙制得的悬浮液，放入高压釜中，在高温高压的环境下制得硫酸钙晶须。
Sichao Hou[3]等人研究结果表明：Mg2+对硫酸钙晶须一维方向生长有促进作用，形成的晶须长径比高。
在MgCl2浓度为1.9710-3mol/L时，CSW的长径比范围50-400。
常压酸化法除了水热法，制备CSW常用的另一种方法便是常压酸化法。
Hongjuan Sun[4]等人以烟气脱硫石膏为原料，用常压酸化法制备CSW。
研究酸浸温度和盐酸浓度对硫酸钙晶须形貌的影响。
结果表明：酸浸温度70℃，盐酸浓度3.7mol/L，制备的CSW纯度和白度均高。
CSW长径比范围在25～80。
二、硫酸钙晶须的应用硫酸钙晶须在沥青中的应用李利勤[5]等人研究结果表明：加入硫酸钙晶须的沥青的高温稳定性随硫酸钙晶须的掺量增加而逐步增大。
Taotao Fan[6]等人研究结果表明，两种CSW均能增强沥青混合料的抗车辙性能，且沥青混合料的高温性能随加入的硫酸钙晶须的含量增加而增加。
与半水硫酸钙晶须相比，无水硫酸钙晶须对沥青混合料高温性能具有更大的影响。
此外，无水硫酸钙晶须改性沥青的热稳定性优于半水硫酸钙晶须改性沥青。
硫酸钙晶须在复合材料中的应用硫酸钙晶须可提高聚丙烯（PP）的结晶性能与力学性能，添加适量的CSW 可使PP的弯曲模量、拉伸强度增加。
脱硫石膏制备γ-CaSO_(4)晶须及Ⅱ-CaSO_(4)晶须
Washing FGD gypsum
Middle layer Settlement stratification Drying
Washed gypsum
Hydrothermal reactiLeabharlann nBoiling water
MgCl2 HCl H2O
II-CaSO4 whisker
600 ℃ Roasting γ-CaSO4 whisker
文献标志码：A
DOI：10.3969/j.issn.1003-9015.2021.03.018
Preparation of γ-CaSO4 and II-CaSO4 whiskers using FGD gypsum
MA Wen-jing1, CHEN Xue-qing1, GAO Li-li1, LI Yun1, GUO Hong-fei1, LI Zhi-shui2, CAO Ji-lin1 (1. Hebei Provincial Key Lab of Green Chemical Technology and High Efficient Energy Saving, School of Chemical
1前 言
脱硫石膏(flue gas desulfurization gypsum，FGD gypsum)是工业烟气湿法脱硫的副产物，主要成分为 二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)，还含有粉煤灰、铁硅氧化物、碳酸钙、亚硫酸钙、钾镁硫酸盐等杂质。由于
收稿日期：2020-06-04；修订日期：2020-09-21。 基金项目：河北省自然科学基金(B2018202330)；河北省高等学校科学技术研究项目(ZD2019042，QN2019012)；天津市科技局企业科技特派员项目。 作者简介：马文静(1996-)，女，河北保定人，河北工业大学硕士生。通信联系人：李雲，E-mail：liyun@
脱硫石膏制备纳米级硫酸钙晶须的试验研究
斩 建巍粉
中国科技核心期刊
脱硫石 膏索Ｉｊ备纳米 级硫 酸钙晶须 的 试验研 究
吴 叶 ，高建 明 ，唐 永波
（ 苏 省 土＿爪 工 程 材料 重 点 实 验 窜 ，东南 大 学 材 料科 学与 １：稗 学 院 ，汀 苏 南 京 ２１００９６）
摘要 ：以脱硫 勾原料，采用水热法在 内 醇水溶液 中成功制备纳 米级硫酸钙品须。通过环境 椭 ｆｕ镜 （ＥＳＥＭ）母察 １乏应
１８６．０９—２６０．２８ ｕｎｌ，、ｒ‘均 艮径 比 为 ２０２．５６—２６８．７９，达 到纳 、水级 别 。
关 键 词 ：脱硫 懵：内 ：醇水溶液；纳米级 ：硫酸钙 ＾颁
中图分类号 ： ｒＱｌ７７３
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１００１—７０２Ｘ（２０１８）Ｏ１—００９６—０５
Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏ－ｓｃａｌｅ ｃａｌｃｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ｗｈｉｓｋｅｒ ｆｒｏｍ
节约天然 膏，还 Ｉ＿ｉ＿『以减少环境污染，¨时能够变废为 ，具 的水溶液为溶剂，存常压下成功制符硫酸钙品须，这些盐包
有重要的社会价值。
括：ＮａＣ１、ＫＣＩ、ＭｇＣ１ 、ＣａＣＩ 等。但是，常压盐法制备的硫酸钙
硫酸钙晶须分散好，尺寸均匀，结构稳定，具有优良的化 晶须随径较大。长 较短。Ｇｕａｎ和Ｊｉａｎｆｌ￣０川内 醇水溶液
ｆ ｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｇｙｐｓｕｍ ＷＵ Ｙｅ，ＧＡ０ Ｊｉａｎｍｉｎｇ，ＴＡＮＧ Ｙｏｎｇｂｏ （Ｊｉａｎｇｓｕ Ｋｅｙ ｌ，ａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｔ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｌｌ ｅｒｉｎｇ， Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎａｎ（）一ｓｃａｌｅ ｃａｌｅｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ｗｈｉｓｋｅｒｓ （ＣＳＷ）ｗｅｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ ｈｙｄｒｏ—ｔｈｅｒｍａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｔｌ ｇｂ ｔ！ｅｒｏｌ ａｑｔ／ｅｔｕｌｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｆ ｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ（ＦＧＤ） ｇｙｐｓｕｍ ａｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａ１．Ｔｈｅ ｅｆｆｅ（：Ｉｓ ｌａｗ ｏｆ ｒｅｏ．ｅｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｍ’ｅ，ｇｌｙｔ ｅＴｏｌ ＣＯｌｎｅｅｎｔｒａｔｉｏｎ，／，ｌａｔｅ ｒｉ－ ａｌｓ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｓｅｅｄｓ ｒｖｓｔａｌｓ Ｏ１１ ＣＳＷ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｅｎｖｉｒｏｎｉｎｅｎｔ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌＰ《‘ｔｒｏｕ ｎｌｉｃｌ’ＯＳ（’ｏｐｙ （ＥＳＥＭ）．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｔ— ｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｌｔ ｔｈａｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｓｅｅｄｓ ｃ￣，ｓｔａｌｓ ｈａｖｅ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｔ·Ｐ ｔ）ＩＩ ｍｕｒｐｈｏｌｏ￣，ｏｔ ＣＳＷ ，Ｉｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｄｉａｍｅｔ， ｒ ｌ１ｆ （：ＳⅥ’ｄｅｃｒｅａｓｅ ａｎｄ ｌｌｌＰ ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ ｉｎ（‘ｒｃａｓｅｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｉｚｅ ｗａｓ ｆｉｎｅ１． Ｗｉｔｈ ｔｈｔ ｉｎ（ ｔｅａｓｅ ｏｆ ｓｅｔ （Ｉｓ ａｌＵＯｌｌＵｔ．ｔｈｅ ａｅｖｅｒａｇｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｔ ＣＳＷ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｈｅ．ｃａｍｅ ｂｉｇｇｍ ｔ ｈｕｔ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｓｌｉｇｈｔｌｙ．Ｔｈｅ ｏｐｔｔ ｒｉｍｍ （’（Ｊｌｕｌｉｔｉｏｎｓ ｆｏｌ ｌｈｅ ｌ／１ｅｐａ－ ｒａｔ（ａｎ ｗｅｒｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ １ ３０ ，ｇｌｙｃｅｒｏｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ６０％ ＥＳＥＭ ｒｅｓｕ］ｔｓ ｓｈｏｗｅ（１ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｔ－ｄｉａｍ－ ｅｔｅｒ ａｎｄ ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ ｗａｓ １８６．０９－２６０ ２８ ｌ＇ｌｒｌｌ ａｎｔｉ ２０２．５６－２６８．７９，ｒｅｓｐｅｃｔｉｗｄＹ，ｒｅａｃｈｅｄ ｌｌａｎｏ—ｓｃａｌｅ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＦＧＤ ｇｙｐｓｕｍ ，ｇｌｙ（，ｅｍｌ ａｑｕｅｕｔｔｓ ｓｏｌｕｔｉｕｕ，ｎａｎｏ—ｓｃａｌｅ，ｃａｂ ｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ｗｈｉｓｋ（ ｒｓ
脱硫石膏制备纳米级硫酸钙晶须的试验研究
脱硫石膏制备纳米级硫酸钙晶须的试验研究吴叶;高建明;唐永波【摘要】以脱硫石膏为原料,采用水热法在丙三醇水溶液中成功制备纳米级硫酸钙晶须.通过环境扫描电镜(ESEM)考察了反应温度、丙三醇浓度、原料粒度、晶种对硫酸钙晶须形貌的影响规律.试验表明:原料粒度和晶种对硫酸钙晶须形貌影响较大,随着原料的粒度减小,生成的硫酸钙晶须平均直径变小,平均长径比逐渐增大.随着晶种数量的增加,硫酸钙晶须的平均直径逐渐变大,但长径比略有增加.通过试验确定,制备硫酸钙晶须最优的反应温度为130℃、丙三醇浓度为60%,制备的硫酸钙晶须平均直径为186.09~260.28 nm,平均长径比为202.56~268.79,达到纳米级别.%Nano-scale calcium sulfate whiskers(CSW)were synthesized by hydro-thermal method in glycerol aqueous solution using flue gas desulfurization(FGD)gypsum as raw material. The effects law of reaction temperature,glycerol concentration,materi-als size and seeds crystals on CSW morphology were studied by environment scanning electron microscopy(ESEM). The experi-mental results showed that materials size and seeds crystals have great influence on morphology of CSW,the average diameter of CSW decrease and the aspect ratio increases gradually when the materials size was finer. With the increase of seeds amount,the aeverage diameter of CSW gradually became bigger,but the aspect ratio increases slightly. The optimum conditions for the prepa-ration wer e that the reaction temperature was 130℃,glycerol concentration was 60%. ESEM results showed that the average diam-eterand aspect ratio was 186.09~260.28 nm and202.56~268.79,respectively,reached nano-scale.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2018(045)001【总页数】6页(P96-100,113)【关键词】脱硫石膏;丙三醇水溶液;纳米级;硫酸钙晶须【作者】吴叶;高建明;唐永波【作者单位】江苏省土木工程材料重点实验室,东南大学材料科学与工程学院,江苏南京210096;江苏省土木工程材料重点实验室,东南大学材料科学与工程学院,江苏南京210096;江苏省土木工程材料重点实验室,东南大学材料科学与工程学院,江苏南京210096【正文语种】中文【中图分类】TQ177.3我国燃煤电厂大多采用湿法脱硫工艺，这一工艺产生的大量脱硫石膏占用耕地，污染环境[1]。
利用脱硫石膏制备硫酸钙晶须的研究
利用脱硫石膏制备硫酸钙晶须的研究作者：杨洁等来源：《建材发展导向》2014年第02期摘要：以脱硫石膏为原料，采用水热合成法工艺制备硫酸钙晶须，并通过对硫酸钙晶须长径比的测定，深入探究了不同反应温度、反应时间、脱硫石膏料浆浓度及pH对硫酸钙晶须生长行为的影响。
结果表明：反应温度为140℃～145℃、反应时间为200～240min、料浆浓度为13%～15%、料浆pH为4.5～5，硫酸钙晶须的长径比可达到最大值60左右，且达到最大长度值为115μm左右，完全符合硫酸钙晶须应用要求。
关键词：硫酸钙晶须；反应温度；反应时间；料浆浓度；料浆pH硫酸钙晶须（Calcium Sulfate Whisker），又名石膏晶须，是一种利用天然石膏或工业副产石膏作为原料，且通过高温反应生成的纤维状单晶体。
由于其高度完整的特殊晶体结构及具有特定的横截面，硫酸钙晶须具有耐高温、抗化学腐蚀、高强度、电绝缘性强、较好相容性、表面处理性好、与聚合物的亲和能力强等优点，相较于其他无机材料晶须，价格低廉，制备简单，有着非常广阔的应用前景。
现阶段制备硫酸钙晶须的主要原料可分为天然石膏和工业副产石膏两种。
我国虽有丰富的天然石膏资源，但无限的开采终将使资源枯竭，而每年又有大量的工业副产石膏产生，尤其是电厂脱硫处理产生的脱硫石膏，因此对于脱硫石膏工业化的大规模应用日益成为研究热点。
作为脱硫石膏利用的新兴方面，利用脱硫石膏制备硫酸钙晶须这一绿色环保无机增强材料，不仅可为复合材料及其相关产业提供了性能优良的新型材料，同时也为脱硫石膏的高附加值利用开辟了新的途径，环境效益、社会效益和经济效益显著，在未来必将得到极大的发展。
本研究将利用脱硫石膏作为原料并采用水热合成法制备硫酸钙晶须，通过四因素五水平正交实验对制备过程中的反应温度、反应时间、料浆浓度和料浆pH进行综合研究，并利用SEM 对不同制备条件下的硫酸钙晶须长径比进行观测，探究了各制备条件对硫酸钙晶须长径比的影响，并得出其最佳制备条件，以期为硫酸钙晶须的大规模工业化生产提供一定的理论指导。
利用脱硫石膏制备硫酸钙晶须的研究
利⽤脱硫⽯膏制备硫酸钙晶须的研究分类号密级UDC学位论⽂利⽤脱硫⽯膏制备硫酸钙晶须的研究作者姓名：马天玲指导教师：姜茂发教授、史培阳讲师东北⼤学材料与冶⾦学院申请学位级别：硕⼠学科类别：⼯学学科专业名称：钢铁冶⾦论⽂提交⽇期： 2008年6⽉25⽇论⽂答辩⽇期：2008年7⽉2⽇学位授予⽇期： 2008年7⽉⽇答辩委员会主席：邹宗树教授评阅⼈：刘承军副教授东北⼤学材料与冶⾦学院宁国⼭⾼级⼯程师中科三耐新材料有限公司东北⼤学2008年7⽉A Dissertation in Ferrous MetallurgyStudy on Calcium Sulfate Whiskers preparation from Desulphurization Gypsumby Ma TianlingSupervisor: Professor Jiang MaofaLecturer Shi PeiyangNortheastern UniversityJuly 2008独创性声明本⼈声明，所呈交的学位论⽂是在导师的指导下完成的。
论⽂中取得的研究成果除加以标注和致谢的地⽅外，不包含其他⼈⼰经发表或撰写过的研究成果，也不包括本⼈为获得其他学位⽽使⽤过的材料。
与我⼀同⼯作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论⽂中作了明确的说明并表⽰谢意。
学位论⽂作者签名：⽇期：学位论⽂版权使⽤授权书本学位论⽂作者和指导教师完全了解东北⼤学有关保留、使⽤学位论⽂的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论⽂的复印件和磁盘，允许论⽂被查阅和借阅。
本⼈同意东北⼤学可以将学位论⽂的全部或部分内容编⼊有关数据库进⾏检索、交流。
（如作者和导师不同意⽹上交流，请在下⽅签名；否则视为同意。
）半年□⼀年□⼀年半□两年□学位论⽂作者签名：导师签名：签字⽇期：签字⽇期：利⽤脱硫⽯膏制备硫酸钙晶须的研究摘要脱硫⽯膏是烟⽓脱硫的主要副产物，随着烟⽓中⼆氧化硫排放量逐年增加，脱硫⽯膏的产量也随之增⼤，如得不到及时处理，不但占⽤⼟地，且污染环境。
化工企业脱硫石膏盐溶液法制备硫酸钙晶须的工艺研究
随着国家对化工厂废气排放要求越来越高，为处理产生的SO 2，一般用石灰石对SO 2废气进行湿法脱硫处理。
化工厂湿法脱硫产生的副产石膏与传统的石膏在化学组成方面基本相同，但前者中含有大量的有机杂质，预处理以后才能再利用。
化工厂脱硫石膏对预处理的设备及工艺要求非常高，将它制备成附加值低的石膏产品是不经济的，而且容易形成二次污染，其大规模堆积造成资源的浪费。
硫酸钙晶须性能优异，价格便宜，在我国晶须市场上表现出很大的优势[1-3]。
以化工厂脱硫石膏为原料制备硫酸钙晶须，不仅可以解决化工厂脱硫石膏的处理难题，而且变废为宝，可生成较高附加值的产品。
目前，制备硫酸钙晶须的方法有水热法、常压酸化法、盐溶液法、微乳液法等[4-8]。
本研究以化工厂脱硫石膏为原料制备硫酸钙晶须，通过实验探究化工厂脱硫石膏制备硫酸钙晶须的工艺方法，针对目前存在的问题找出更加简洁、环保、经济、适用的工艺方法，为化工厂脱硫石膏的综合利用提供新路径。
1 实验部分1.1 仪器设备SHZ-3A 型循环水真空泵，郑州杜甫仪器厂；FA1004N 型电子天平，上海精科天平厂；DHG-9143S-III 型电热鼓风干燥箱，上海新苗医疗器械制造有限公司；CLT-1A 型磁力搅拌电热套，上海力辰邦西仪器科技有限公司；Olympus BX53M 偏光显微镜，日本；MIRALMS 型扫描电子显微镜，捷克TESCEN ；KCFDO5-5.0型反应釜，烟台松岭化工设备有限公司；XRD-6100型X 射线衍射仪，日本岛津。
1.2 原料试剂本文选取的原料为来自本地某化工厂产生的脱硫石膏。
实验主要试剂为无水硫酸钠、氯化锂、硝酸镁、无水乙醇、氯化钠、氯化钙、氯化镁，等级均为分析纯，厂家均为天津市大茂化学试剂厂。
1.3 晶须制备工艺（1） 原料预处理：将化工厂脱硫石膏原料磨成粉末后加入烧杯中，加入自来水，搅拌均匀并静置使溶液分层，留取中层悬浊液，多次重复以上步骤。
将中层悬浊液洗涤2～3次，减压抽滤，烘干至恒重，使用100目筛子筛成粉末状，即得预处理好的脱硫石膏样品。
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(3)如何实现企业脱硫石膏综合利用的最大经济化。
国内外研究现状和发展动态
目前，我国83%的发电量来自火力发电企业，全国煤电的比例已达到55%以上，到2020年煤电的比例还要提高[1]。煤炭的大量使用导致了SO2的排放量剧增，而SO2遇水后形成的酸雨对环境和人体健康造成了严重影响。在我国SO2的排放中，火电厂烟气SO2排放约占SO2总排放量的一半[2]。目前我国火电厂普遍采用的烟气脱硫技术是世界上应用最广泛的钙基湿法烟气脱硫（FGD）。采用该工艺每处理1吨SO2会产生脱硫石膏2.7吨。每年烟气脱硫产生的脱硫石膏约为760万吨，全国堆放的含硫石膏在内的化工副产石膏达4000多万吨[3]。目前，在国外如日本、德国、美国等国家，脱硫石膏主要用于生产建筑制品和水泥缓凝剂[4]。然而，国内对脱硫石膏的综合利用还刚刚起步，对其应用价值和市场竞争力普遍认识不够，对烟气脱硫石膏的研究主要集中在水泥混凝剂、建材、建筑石膏、土壤改性等方面，但存在产品品质不高，价格比较低廉，产品销售受到限制[5-6]。因此，如何利用脱硫石膏制备附加值更高，环境污染更小的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。若能将脱硫石膏转化为优良的工业填料硫酸钙晶须产品，不仅能给企业带来巨大的经济效益，而且可以有效的解决环境污染问题，变废为宝，大大提高脱硫石膏的利用率和价值。
(2)探索各种实验参数，找出利用电厂脱硫石膏超声制备工业填料硫酸钙晶须的最佳条件；
(3)对硫酸钙晶须产品进行表面改性，增强产品的相容性。
2、研究内容：
(1)脱硫石膏成分分析及预处理，消除杂质对产物的影响。
(2)实验条件（如料浆浓度、脱硫石膏细度、转晶剂、助晶剂、pH值、温度、时间、表面活性剂浓度等）对脱硫石膏转化率和产品质量的影响，确定反应的最佳条件，提高资源的利用率。
附件4
湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划
项 目 申 报 表
项目名称:利用电厂脱硫石膏超声制备工业填料硫酸钙晶须
学校名称
长沙理工大学
学生姓名
学 号
专 业
性 别
入 学 年 份
毛大厦
201267090318
应用化学
男
2012
江志刚
201267090321
应用化学
男
2012
何艳琪
201267090101
硫酸钙晶须具有强度高、韧性好、耐高温、耐腐蚀和电绝缘性好等特点,广泛应用于树脂、橡胶、塑料等行业。硫酸钙晶须添加到塑料、橡胶中，可提高复合材料的力学性能和热学性能，如抗拉强度、弯曲强度、弹性率和热变形温度等；也可代替石棉添加到摩擦材料、建筑材料、保温材料中[7-8]。硫酸钙晶须性能优良、价格低廉、绿色环保，具有良好的应用前景[9-10]。目前，制取硫酸钙晶须的方法主要有蒸压法[11-13]和常压酸法[14-15]。蒸压法是将一定固液比的二水石膏悬浮液加到水压热器中处理，在一定的温度和压力下，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。蒸压法的缺点是需要较高的转化温度和压力，且以高压釜为反应设备，能耗较大，生产成本高，应用受到限制。常压酸化法是指在一定温度和酸度条件下，高浓度二水石膏悬浮液在酸性溶液中可以转变成针状或纤维状半水硫酸钙晶须。与蒸压法相比，此方法不需要压热器，原料的质量分数大大提高，但反应体系中酸的用量很大，强酸性的结晶体系对反应设备的防腐性能要求极高，不易实现研究影响硫酸钙晶须生长和质量的原因，进而找到解决方法。
(4)硫酸钙晶须表面改性。对硫酸钙晶须产品采用改性剂（如聚乙烯醇、硬脂酸、钛酸酯、正硅酸乙酯等）进行表面改性、分散，提高硫酸钙晶须的相容性。
3、拟解决的主要问题：
(1)利用脱硫石膏制备优质的硫酸钙晶须最佳制备工艺研究，超声波法合成硫酸钙晶须的反应途径、反应动力学、晶体成核与生长机理等规律研究；
应用化学
女
2012
韩颖
201267090102
应用化学
女
2012
许秋霞
201267090110
应用化学
女
2012
指导教师
朱玲
职称
副教授
项目所属
一级学科
150
学生曾经参与科研的情况
(1)韩颖、何艳琪同学作为主要成员参与了“植物绝缘油的制备及其性能的研究”校级项目的研究。
(2)项目组五位同学参与了“以磷石膏为原料制备纳米碳酸钙及生物医用纳米羟基磷灰石”校级项目的研究。
5)新型防污闪纳米SiO2/FEVE氟碳复合涂料的合成及性能研究(2014CL03),电力与交通材料保护湖南省重点实验室开放基金，2014.0101-2015.12.30，1万元，项目主持人；
6)基于空心海胆型球壳上TiO2纳米管阵列的可控制备及性能研究(21171027)，国家自然科学基金面上项目，2012.0101-2015.12.30，55万，主要参与人；
7)聚苯胺基复合定形相变储热材料的制备与应用研究(13JJ3068)，湖南省自科基金，2014.0101-2016.12.30，3万元，主要参与人；
项目研究和实验的目的、内容和要解决的主要问题
1、研究目的：
(1)利用电厂脱硫石膏超声制备工业填料硫酸钙晶须，变废为宝，极大地提高脱硫石膏的利用率和价值，解决企业脱硫石膏环境污染问题；
指导教师承担科研课题情况
1)超声波辅助离子液体法合成稀土氟化物纳米晶及其光学性能研究（21001017），国家自然科学基金项目，2011.0101-2013.12.30，19万元，项目主持人；
2)荧光光谱法在热障涂层无损检测中的应用研究(RERU2011018)，稀土资源利用国家重点实验室开放基金，2011.0101-2012.12.30，6万元，项目主持人；
3)以磷石膏为原料制备纳米碳酸钙及生物医用纳米羟基磷灰石，贵州省科技厅项目，2010.0101-2011.12.30，3万元，项目主持人；
4)稀土荧光探针的制备及其在热障涂层无损失效检测中的应用(2011CL02)，电力与交通材料保护湖南省重点实验室开放基金，2011.0101-2011.12.30，1万元，项目主持人；