添加剂辅助水热法制备硫酸钙晶须及生长机理研究

以脱硫石膏为原料,采用水热法再结晶工艺,研究了氯化镁、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和油酸钠对硫酸钙晶须生长行为的影响。结果表明:在一定温度下,水热再结晶产物晶相均为半水硫酸钙;未加添加剂的脱硫石膏经水热转化可以形成硫酸钙晶须,但产物长径比小,晶须短而粗。氯化镁对晶须的生长无明显促进作用;柠檬酸会抑制晶须的生长;SDBS对晶须的生长有一定的促进作用,但产物形貌不均匀,出现颗粒状硫酸钙;油酸钠对晶须生长有较好的促进作用,可获得形貌均匀、长50~200μm、直径约1μm的高长径比的针状晶须,经煅烧可得到稳定化的无水死烧硫酸钙晶须。在此基础上探讨了油酸钠在水热转化过程中对晶须生长的作用机理。     

工业废渣磷石膏水热合成硫酸钙晶须的研究

以磷石膏为主要原料,采用水热法制备硫酸钙晶须。应用正交设计对磷石膏生产硫酸钙晶须中各参数进行优化。研究反应时间、反应温度、晶种及晶型助长剂用量等对硫酸钙晶须制备的影响。结果表明：在原料粒径小于 175 μm,初始pH为4的情况下,反应温度为130 ℃,反应时间为4 h,晶种和晶型助长剂用量分别为磷石膏质量的10%和30%时,制备出了长径比为70~100的硫酸钙晶须。经XRD和TG-DTG分析可知,合成的产物为半水硫酸钙晶须。     

高纯天然石膏水热法制备硫酸钙晶须研究

以高纯天然石膏为原料，加压水热法制备高品质硫酸钙晶须。采用常规分析方法、XRD和扫描电镜等手段分析和表征石膏原料和硫酸钙晶须产品。结果表明，制备硫酸钙晶须的最优条件为：料浆质量分数为6.0%，转晶剂氯化镁加入量为石膏质量的0.05%，硫酸加入量为水体积的1.0%，反应时间为4.0 h，快速过滤干燥即得硫酸钙晶须产品。分析结果表明：硫酸钙晶须长度最大为280.4 μm，最小为19.59 μm，平均长度为80 μm；硫酸钙晶须直径最大为5.86 μm，最小为0.20 μm，平均直径为2.67 μm；通过统计分析可知，长径比范围为10～80。     

晶形助长剂对磷石膏制硫酸钙晶须性能的影响

借助X射线衍射、扫描电子显微镜等分析方法,研究了晶形助长剂对以磷石膏为原料水热法制备硫酸钙晶须生长行为的影响。结果表明,以磷石膏为原料制备硫酸钙晶须适宜的晶形助长剂为氯化镁（掺量为磷石膏质量的1.0%）,其次为十二烷基磺酸钠,效果最差的是硫酸铝。     

碱性条件下钛石膏晶须生长工艺及机理分析

以工业副产钛石膏为原料,氢氧化钙饱和溶液为溶剂,七水硫酸镁为晶型助长剂,采用水热法制备α-半水硫酸钙晶须。研究了碱性环境下反应温度、反应时间、浆料固液比、晶型助长剂用量、体系总体积以及体系pH值对α-半水硫酸钙晶须产率及形貌的影响,分析了晶须的生长机理。结果表明在碱性水热环境中,钛石膏先转变为α-半水硫酸钙,再逐渐依附于既有晶须生长,形成粗大的晶须,在较优的工艺条件下,α-半水硫酸钙晶须产率可达71.6%,晶须表面光滑,长径比为70。     

磷石膏制备硫酸钙晶须的工艺研究

采用常压酸化法对磷石膏分别进行硫酸除杂和盐酸溶解,将磷石膏中的钙富集于溶解液中.再对溶液进行处理制备硫酸钙晶须,考察硫酸钙初始浓度、结晶温度及添加助晶剂种类和用量对硫酸钙晶须组成、结构和形貌的影响.实验结果表明:所制晶须均为二水硫酸钙晶须;以乙醇作为助晶剂所制备的晶须形貌最好.当乙醇的添加量为15 mL(即V乙醇∶V盐酸=1∶2)时所制备的晶须比较均一,平均直径为25 μm,平均长径比约为80.     

磷石膏制备硫酸钙晶须的条件研究

磷石膏是湿法制备磷酸过程中产生的固体废渣,既会对环境产生污染,又会造成资源浪费。为提高废料磷石膏的综合利用价值,研究了以磷石膏原料制备硫酸钙晶须,考察了原料预处理、料浆浓度、晶型助长剂和pH对硫酸钙晶须产率和形貌的影响。用扫描电镜（SEM）、图像颗粒分析显微镜和X射线衍射（XRD）对产品进行观察和检测。结果表明, 通过原料的预处理,可得到最佳反应条件：料浆质量分数为2%、采用硫酸镁为晶型助长剂、pH为3。在此条件下,晶须产率可达36.4%,平均长径比可达60,产品为半水硫酸钙晶须。     

火电厂脱硫石膏制备硫酸钙晶须的研究

以火电厂脱硫石膏为原料,采用常压酸化法制备高品质硫酸钙晶须。利用XRD、TG、显微图像仪等对其进行表征,系统分析了原料预处理前后硫酸浓度、脱硫石膏质量浓度和硫酸循环使用对硫酸钙晶须的影响。结果表明,脱硫石膏进行预处理可将部分杂质（如CaCO₃、Al₂O₃等）脱除,预处理后的脱硫石膏颜色明显变浅,制备的硫酸钙晶须长径比增加、形貌均匀。当硫酸浓度为2 mol/L、脱硫石膏质量浓度为10 g/L时,硫酸钙晶须呈纤维状、尺寸均匀、长径比较大。硫酸循环使用2次,硫酸钙晶须形貌依然较好、尺寸均匀。     

脱硫石膏制备硫酸钙晶须的试验研究

以脱硫石膏为原料通过水热合成法制备硫酸钙晶须,借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、热重分析仪等测试手段进行分析,研究了酸化预处理、料浆浓度以及反应温度对制备硫酸钙晶须的影响。结果表明:酸化预处理可以有效去除原料中的CaCO₃杂质;随着料浆浓度和反应温度的增加,晶须长径比均呈现先增大后减小的趋势;当料浆浓度为3%(质量分数),pH值为6.5,反应温度为120 ℃,反应时间为2 h时,取得的硫酸钙晶须最佳平均长度为161.2 μm,最佳平均长径比为46.06。     

磷石膏制备硫酸钙晶须及晶须造纸应用的研究进展

简述了硫酸钙晶须的性质及晶须生长机理,介绍了硫酸钙晶须的两种常用制备方法——水热法和常压酸化法,分析了水热法工艺条件对晶须生长的影响。重点探讨了磷石膏预处理方式及其对晶须形貌的影响,对硫酸钙晶须制备与改性添加剂及其作用机理做了全面阐述。详细介绍了硫酸钙晶须应用于造纸的研究情况,并对晶须溶解、与纸纤维相容性、白度和强度的提高等硫酸钙晶须应用于造纸工业的突出问题做了重点分析。最后,指出磷石膏的选择性预处理、晶须制备与改性添加剂、工艺条件对晶须性能的影响以及晶须性能与纸张性能的定量关系是今后的主要研究方向。     

无水硫酸钙晶须的制备及表征

以某稀土厂生产过程中产生的硫酸铵废水为原料,用氯化钙作为钙源,采用水热法制备高长径比的硫酸钙晶须。首先采用正交实验研究反应时间、反应温度和陈化时间对硫酸钙晶须长径比的影响,确定最佳工艺条件。在正交实验最佳工艺条件的基础上,研究了pH对制备硫酸钙晶须形貌的影响。使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）,红外分析仪（FT-IR）和热重-差热分析仪（TG-DSC）对制得的硫酸钙晶须的表面形貌和物相进行了表征和分析。研究结果表明:在制备硫酸钙晶须的最佳工艺条件下（即反应时间为5 h、反应温度为140 ℃、陈化时间为4.5 h）,溶液体系pH为1时,制备得到纯态无水硫酸钙晶须,其形貌最佳、长径比最大,平均长度达到117.44 μm、平均长径比为40.2。     

由盐酸法浸出磷矿的氯化钙溶液制备CaSO4·2H2O晶须

建立了以盐酸法磷酸产生的氯化钙溶液为原料,在常压、较低温条件下（T<90 ℃）制备硫酸钙（CaSO₄·2H₂O）晶须的方法。考察了不同晶形控制剂对所制备CaSO₄·2H₂O晶须的形貌和长径比的影响,并利用扫描电镜和X射线衍射对样品做了分析和表征。筛选并确定了十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）为较适宜的晶形控制剂,通过对DTAB用量、反应温度、Ca²⁺浓度等条件的优化,确定最佳的工艺条件：DTAB用量为3%（质量分数）、反应温度为90 ℃、Ca²⁺浓度为0.1 mol/L、反应时间为25 min、钙硫比（钙离子与硫酸的物质的量比）为1:1.1。此条件下,所制备的CaSO₄·2H₂O晶须长径比可达130,晶须沿平行于（040）晶面的法线方向优先生长,样品的（020）、（040）晶面衍射峰的相对强度明显增强,并依据螺旋生长定理对晶形控制剂作用机制做了初步探讨。     

金属离子对水热法制备半水硫酸钙晶须的形貌及粒径的影响

以二水硫酸钙为原料,采用水热法制备了半水硫酸钙晶须。通过单因素实验得出制备半水硫酸钙晶须的较优工艺条件为：反应温度120℃、料浆质量分数2%、反应时间2h、搅拌速度200r/min,此时所得晶须产物平均直径2.4μm,长径比103.9,晶须呈长针状、规则统一,分散性好。探讨了K⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺对较优工艺条件下制备的半水硫酸钙晶须形貌及粒径的影响,结果表明：金属离子对晶须产物形貌及粒径有显著影响。其中低浓度的Mg²⁺、Cu²⁺有助于获得小直径、高长径比的晶须产物;Al³⁺、Fe³⁺对晶须的生长有较强的抑制作用,特别是低浓度的Al³⁺、Fe³⁺使得晶须的形貌发生明显的变化,导致长径比较低;除K⁺外,金属离子浓度越高,所得晶须产物直径越大,长径比越小,并发生团聚现象,晶须由针状变为短棒状,分散性变差。同时探讨了金属离子的作用机理。     

氯盐体系下阳离子对脱硫石膏晶须水热结晶的影响及其机理

为探索阳离子对水热制备脱硫石膏晶须结晶调控的影响,本文以预处理后的脱硫石膏为原料,NaCl、CuCl₂、AlCl₃为添加剂采用水热法制备脱硫石膏晶须,重点研究Cl^-存在条件下阳离子对脱硫石膏晶须结晶的影响及其作用机理。结果表明,Na⁺、Cu²⁺、Al³⁺对脱硫石膏晶须的显微结构、长径比和品质均有一定的影响,其中Cu²⁺影响最为显著。Cu²⁺可在晶须的(200)、(400)和(020)晶面发生化学吸附形成CuSO₄膜层,使其径向生长受阻;同时,少量Cu²⁺可取代Ca²⁺,促进Ca²⁺的去溶剂化,使晶须长径比增大至200。Na⁺和Al³⁺均通过物理吸附作用于脱硫石膏晶须(200)、(400)和(020)晶面而阻碍其径向生长。此外,Al³⁺与溶液中的OH^-通过羟基化反应生成Al(OH)²⁺和Al(OH)₂⁺,吸附在带负电的(200)、(400)和(020)晶面,降低这些晶面的表面能,从而促进脱硫石膏晶须沿c轴生长。     

pH值对脱硫石膏晶须生长行为的影响

以脱硫石膏为原料,采用水热法制备CaSO4晶须. 借助电导率、SEM和XRD、高分辨显微镜等分析方法,研究了不同pH值下CaSO4晶须的生长规律. 结果表明,随着pH值增加,CaSO4晶须的长径比呈先升高后降低的趋势,初始pH值为5时,晶须的直径为1~4 mm,平均长度为218.67 mm,长径比达最大,为82.57. pH值直接影响杂质的存在状态,随pH值增加,杂质中的SiO2逐渐转变为CaSiO3,并使溶液中的离子平衡发生变化,从而影响晶须在某一方向的生长趋势.     

Calcium sulfate whisker prepared by flue gas desulfurization gypsum: A physical-chemical coupling production process

In this paper, the solid waste desulfurization gypsum produced by coal-fired power plants was used as a raw material to prepare calcium sulfate whiskers with high application prospects. Calcium sulfate whiskers with uniform morphology and high aspect ratio can be prepared by hydrothermal method in sulfuric acid solution. A new process of desulfurization gypsum activated by high-energy grinding to reduce the reaction temperature and sulfuric acid concentration was developed. Through the comparison of product morphology, the best grinding time was determined to be 3.5 h. The mechanism of desulfurization gypsum through physical-chemical coupling to reduce energy consumption was clarified. The activation of desulfurization gypsum by grinding and the acidic environment provided by the sulfuric acid solution made the calcium sulfate solution reached rapid saturation and accelerated the nucleation rate. By calculating the conversion and crystallization rate of calcium sulfate whiskers, it was found that there were obvious “autocatalytic” kinetic characteristics during the crystallization process.     

Calcium sulfate whisker prepared by flue gas desulfurization gypsum: A physical–chemical coupling production process

In this paper, the solid waste desulfurization gypsum produced by coal-fired power plants was used as a raw material to prepare calcium sulfate whiskers with high application prospects. Calcium sulfate whiskers with uniform morphology and high aspect ratio can be prepared by hydrothermal method in sulfuric acid solution. A new process of desulfurization gypsum activated by high-energy grinding to reduce the reaction temperature and sulfuric acid concentration was developed. Through the comparison of product morphology, the best grinding time was determined to be 3.5 h. The mechanism of desulfurization gypsum through physical–chemical coupling to reduce energy consumption was clarified. The activation of desulfurization gypsum by grinding and the acidic environment provided by the sulfuric acid solution made the calcium sulfate solution reached rapid saturation and accelerated the nucleation rate. By calculating the conversion and crystallization rate of calcium sulfate whiskers, it was found that there were obvious “autocatalytic” kinetic characteristics during the crystallization process.