脱硫石膏制备硫酸钙晶须的影响因素研究

以脱硫石膏为原料,采用水热法工艺制备硫酸钙晶须,并借助XRD、高分辨显微镜等分析方法,深入探讨了不同搅拌速率和不同硫酸镁加入量对硫酸钙晶须生长行为的影响。结果表明：随着搅拌速率的不断增加,硫酸钙晶须的长径比呈先升高后降低的趋势,当搅拌速率为90r／min时,长径比达到最大,其值为75．78;随着硫酸镁加入量的增加,硫酸钙晶须的长径比呈先升高后降低的趋势,当硫酸镁的含量为3％时,长径比达到最大值73.88。     

利用转炉渣制备硫酸钙晶须的试验研究

以转炉渣为原料采用水热法制备硫酸钙晶须,通过XRD、显微镜分析和成分分析,系统研究反应温度对硫酸钙晶须结晶行为的影响.研究发现:液固比对硫酸钙晶须影响较大,随着液固比的增大,硫酸钙晶须的直径先减小再增大;随着反应温度的升高,硫酸钙晶须的长径比呈先增大后减小的趋势,随着反应温度的升高,硫酸钙结晶水由CaSO42(H2O)经CaSO4·0.5(H2O)逐渐向CaSO4·0.5(H2O)和CaSO4,转变的时间缩短.     

利用脱硫石膏制备硫酸钙晶须的实验研究

以脱硫石膏为原料,通过重结晶法制备了硫酸钙晶须。研究了固液比、盐酸浓度、重结晶时间以及反应温度对晶须形貌的影响,在偏光显微镜下观察晶须的形貌并计算晶须的平均长径比。结果表明,当固液比为1∶12、盐酸浓度为2mol/L、重结晶时间为3h、反应温度为90℃时,硫酸钙晶须大小较均匀,平均长径比为40.23。XRD分析显示,晶须的主晶相为二水硫酸钙。在此基础上初步探索了硫酸钙晶须对半水石膏的增强效果,制品抗压强度可达6.28MPa,较空白样提高20.07%。     

磷矿酸解液制备硫酸钙晶须工艺研究

首先以盐酸分解磷矿制备酸解液,再通过向酸解液中加入硫酸制备硫酸钙晶须。实验考察了加料时间、搅拌转速、硫酸浓度、硫酸根与钙离子物质的量比、氧化钙质量分数、反应温度对硫酸钙形貌及晶须长径比的影响。采用扫描电镜观察硫酸钙形貌并用Image-Pro-Plus对硫酸钙SEM图进行分析得到硫酸钙晶须的平均长径比。实验得到硫酸钙晶须的最佳制备工艺条件是：加料时间为20 min、搅拌转速为350 r/min、硫酸质量分数为40%、反应温度为70 ℃、硫酸根与钙离子物质的量比为0.2、氧化钙质量分数为5.5%,在此工艺条件下可以得到长径比达到98.84的硫酸钙晶须,且形貌均匀。     

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117.44μm、平均长径比为40.2。     

磷石膏制备硫酸钙晶须的研究

随着我国磷复肥的发展,磷石膏的产量逐年增多,综合利用面临严重挑战。以磷石膏为原料,采用酸结晶提取法制备硫酸钙晶须,考察反应温度、盐酸浓度、反应时间、液固质量比等因素对生成硫酸钙晶须的影响,用扫描电镜观察硫酸钙晶须的形貌,并分析了硫酸钙晶须的物理及化学特性。结果表明,生成硫酸钙晶须的最佳反应条件为反应温度80℃、盐酸w(H~+)0.20%~0.22%、液固质量比20、反应时间30 min,在此条件下可制备出平均直径为1~4μm,长径比为40~120的硫酸钙晶须产品,满足造纸及填料用要求。     

原料粒度对烧结烟气脱硫灰制备硫酸钙晶须的影响作用

烧结烟气脱硫灰资源化利用对于钢铁企业石灰-石膏法烟气脱硫工艺具有重要意义。本研究以烧结烟气脱硫灰为原料,采用水热法工艺制备硫酸钙晶须。借助电导率、XRD、高分辨显微镜和SEM等分析方法,研究了在不同原料粒度下晶须生长的变化规律,研究结果表明:烧结烟气脱硫灰原料粒度平均在27.6μm左右,且呈棱角状多面体形式存在;随着原料粒度的减小,水热反应前的溶液电导率值逐渐升高,而反应后的溶液电导率值变化不明显;随着原料粒度的减小,硫酸钙长径比逐渐增大,且晶须的均匀性增加。     

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。     

杂质对硝基磷石膏制备硫酸钙晶须形貌的影响

以硝基磷石膏为原料,通过加压水热法制备硫酸钙晶须,探讨磷、氟、氮等杂质对硫酸钙晶须生长过程的影响,分析杂质对晶须微观形貌及长径比的影响,并通过X射线衍射分析杂质对晶须生长过程的影响。结果表明:可溶性氟化钠、不溶性氟化钙对硫酸钙晶须的生长均具有明显的抑制作用,随着药剂用量的增加,长径比明显变小,且团聚严重;磷酸三钠对硫酸钙晶须的生长具有明显细化作用,当磷酸三钠用量为2%时,磷酸钙晶须平均直径为1.8μm;硝酸钠对硫酸钙晶须的生长影响不大。     

晶须长径比对复合材料力学行为影响的模拟

在单向晶须增强树脂基复合材料的轴对称模型和已有研究成果基础上,利用有限元分析方法,研究该类复合材料中晶须长径比的变化对材料整体力学行为的影响.结果表明:1)晶须长径比对晶须应力作用明显大于对基体的影响;2)晶须的长径比h/r≤30时,随着晶须长径比的增大,发生在晶须端部处的集中应力急剧增加;但当长径比h/r≥30时,长径比的进一步增加对集中应力影响不大;3)随着晶须长径比的增大,界面剪切应力减小,分布曲线下移;但当长径比h/r≥30时,长径比的进一步增加对剪切应力影响不大;4)随着晶须长径比的增加,复合材料的拉伸强度逐渐增大.     

钙芒硝石膏深度提纯工艺的研究

钙芒硝石膏是工业上采用溶浸法生产元明粉的副产尾矿,与脱硫石膏和磷石膏等工业副产石膏相比其杂质含量高、纯度低、利用价值低。采用酸浸-重结晶工艺对钙芒硝石膏进行提纯,通过酸浸去除钙芒硝石膏中的酸溶性杂质,并将二水硫酸钙（DH）脱水转化为无水硫酸钙（AH）,然后控制水化条件,使AH水化为大尺寸的DH晶体,并与小尺寸的酸不溶性杂质分离开来,得到高纯度的二水石膏。研究了硫酸浓度、水化激发剂、液固质量比、反应时间等对石膏提纯的影响。研究结果表明：常压下,在硫酸酸洗液质量分数为35%、反应温度为80 ℃、石膏与硫酸溶液固液质量比为1∶5、酸洗时间为2 h时能有效去除钙芒硝石膏中的酸溶性杂质;在水化硫酸质量分数为5%、硫酸钾质量分数为1.74%、反应温度为25 ℃、固液质量比为1∶6、陈化时间为18 h时能有效去除钙芒硝石膏中酸不溶性杂质,提纯后的石膏纯度可达97%以上。     

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.     

硫酸钙晶须的制备及其影响因素

采用低温常压酸化法制备了硫酸钙晶须。通过单因素实验考察了石膏与水的比例、石膏与硫酸的比例、稀硫酸滴加速度、水浴温度4个因素对硫酸钙晶须微观形貌的影响,并运用正交实验优化了工艺参数。通过实验得到制备硫酸钙晶须最佳工艺参数：石膏与水的质量比为1∶10、石膏与硫酸的质量比为1∶5、稀硫酸滴加速度为 3 mL/min、水浴温度为80 ℃。采用最佳工艺条件制备的半水硫酸钙晶须和无水硫酸钙晶须的纯度分别为98.3%、97.2%,长径比分别为60、40,并具有较好的分散性,尺寸分布均匀。     

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。     

脱硫石膏对水泥性能的影响及其品质差异分析

对不同产地脱硫石膏作缓凝剂对水泥物理性能影响进行了研究比较,并分析探讨了脱硫石膏的品质差异及其对水泥性能影响机制。试验结果表明,与天然石膏相比,脱硫石膏对水泥早期和后期强度均有不同程度提高,但水泥凝结时间有不同程度延长。不同产地脱硫石膏对水泥与外加剂相容性、保水性、流变性和干缩率等性能的影响均存在较大差异。研究还发现,亚硫酸钙含量及钙硫比低的脱硫石膏,其水泥凝结时间、干缩性、保水性和砂浆流变性等物理性能均优于或与掺天然石膏的接近;同时,脱硫石膏的结晶程度、晶体形态和石膏溶解速率对水泥凝结时间、与外加剂相容性等也均有较大影响。     

钙碳比对CaSO4-CaCO3-(NH4)2CO3-H2O体系反应-结晶过程的影响

在CaSO₄-CaCO₃-（NH₄）₂CO₃-H₂O反应体系中,生成碳酸钙与硫酸铵的控速步骤是石膏溶解。溶解表面被新生的碳酸钙结晶覆盖是重要影响因素。基于反应面模型,通过调整钙离子溶出速率与碳酸根加入速率之比（钙碳比）,将反应-结晶面控制在溶解表面的固液扩散边界层临界距离之外从而避免覆盖。实验采用表面积一定的天然纯净块状石膏试样,并向溶解体系滴加碳酸铵溶液,使钙碳比分别为0.125、0.25、0.5、1、2、4和8,观察碳酸钙在石膏表面的包覆现象,并预测反应-结晶面与溶解表面之间的微距离。结果显示,当钙碳比为0.125、0.25、0.5和1时,试样表面出现碳酸钙包覆但包覆量随λ增大而减小;当钙碳比为2、4和8时,试样表面不出现包覆,碳酸钙结晶生成于液相主体。将钙碳比为1视为临界值,该条件下反应-结晶面与溶解表面的微距离大于18 μm。     

钛石膏综合利用及硫钙分离新工艺研究

为了解决钛石膏综合利用问题,提出一种温和的湿化学法转化法,采取铵盐循环的方式实现以低价碳酸氢铵为原料、使钛石膏固废转化为高质量碳酸钙产品,同时获得硫酸铵和富铁渣。试验结果表明,钛石膏与碳酸氢铵的质量比为1∶1、反应温度为65 ℃、反应时间为1.25 h条件下,钛石膏的转化率可以达到95%以上,将转化后的碳酸钙和铁渣等与氯化铵加热沸腾反应并回收碳酸铵,将反应完成后的固液分离,利用回收的碳酸铵与分离液体进一步反应可得纯度高达98%以上的碳酸钙和含铁量高达61%以上的铁渣。     

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.     

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.