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。 2 结果与讨论 2.1 盐溶液的确定
2.1.1 盐溶液种类的确定
选取以上四种单一盐分别进行试验，发现不同种类的盐生成的晶体形状不同。单一盐溶液中，在掺量相同的情况下盐溶液A生成的晶体较好；复合盐溶液合理配比使反应相对平稳，晶体结构比较理想。2.1.2 盐溶液浓度的确定
试验条件相同的情况下，盐溶液浓度增加，沸点升高，晶形转化加快，生成的晶体碎小；盐溶液浓度降低，反应时间增加，生成的晶体粗大，但有一部分原料不能生成晶体。综合考虑，盐溶液浓度确定为30-40%左右为最佳。 2.2 晶形的影响因素
2.2.1 pH值对α型半水石膏晶形的影响
pH的测定方法：选用pH试纸直接测定盐溶液的酸碱性。当溶液处于碱性情况下，则半水石膏晶体向纵向发展；反之处于酸性情况下，则半水石膏晶体向横向发展。经试验测得pH在4-5之间，晶体径长比多在1∶1-3。
2.2.2 温度的影响 温度是改变晶体生长各阶段的激活能，当温度升高时，生长速度加快，扩散就逐渐成为控制结晶过程的主要步骤。在较高温度下生长的晶体，由于结晶质点排斥外来杂质能力的增强，其长出的晶体质量一般要比在较低温度下生长的好些，但温度过高，就会产生大量的晶核，形成的晶体形状并不理想。当温度达到110℃以上时，形成的晶体形状皆为针状或长棒状，温度控制在94-105℃左右比较理想，可以形成短柱状晶体。
2.2.3 媒晶剂的影响 在常压盐溶液下制备α型半水石膏的生产方法中，媒晶剂的选择直接决定了半水石膏晶体的形成和晶体的形状，因此，媒晶剂的选择至关重要，只有在合适的媒晶剂的作用下才能够形成需要的晶体形态，才能得到具有较高性能的石膏产品。分别选用单一媒晶剂及复合媒晶剂，试验观测到单一媒晶剂下生成的晶形多为针状、棒状或片状；而复合媒晶剂下生成的晶体多为短柱状。尤其是复合媒晶剂a及复合媒晶剂c生成的晶体较粗大。
分析图三，控制好复合媒晶剂比例和掺量，即控制好晶体各个晶面的生长速度，可使晶体发育趋于平衡，利于a半水石膏晶体向短柱状方向发展，提高制品强度。媒晶剂的种类和掺量影响晶体的形态和反应时间。
2.2.4 表面活性剂的影响 表面活性剂具有降低表面张力，增大表面活性的作用。随着表面活性剂的加入，能降低晶体的成核速率，增大晶体的成长速率，晶体成长速率的最高点与晶体成核速率最低点相对应。表面活性剂容易在晶体的某些晶面和边缘棱角处选择性吸附，抑制该部位的成长。从而使结晶习性发生改变。表面活性剂在小晶体上容易吸附，因而阻止小晶体的成长较阻止大晶体的成长要显著。因此添加表面活性剂可以生成较大的晶体，从晶体外形来看，加表面活性剂后使晶体的长径比变小。
2.2.5 料浆浓度的影响 料浆浓度即石膏占混合溶液的百分比。在生产中，料浆浓度的高低直接决定着生产效率和生产成本，能够得到较高的料浆浓度，有利于生产成本的降低和生产规模的扩大。但在料浆转晶过程中，料浆浓度的大小影响石膏的晶体形成的速度及形状。料浆浓度越高，传质阻力越大，只能生成细小的不均匀的颗粒。料浆浓度越小时，产能缩小，成本上升。经试验证明料浆浓度达到50%比较合适。
在料浆浓度＝50%的情况下，采用复合盐溶液优于单一盐溶液。随着石膏量递增，相应的结晶中心增加，导致结晶粒子逐渐减小而且发育也不完全。为解决这一问题，不仅要提高二水石膏的溶解度和增加其饱和度，同时，尚需抑制结晶中心的增加以及减小粒子间的互相干扰作用促使晶体缓慢发育壮大。复合盐溶液的合理配比，可以促进硫酸钙的溶解，并提高溶解度，使结晶粒子发育较完全。
2.2.6 晶种的影响 晶种能够加速晶核形成和生长，本试验中采用特制的具有特定形态的半水石膏作为晶种。为了进一步增大晶体粒度，采取向溶液中添加晶种。待二水石膏的过饱和溶液达到脱水温度后，向盐溶液中添加一定比例的晶种。此时，半水石膏晶种已不在水化，而是在晶种的晶面上继续结晶长大，并且各个晶面的生长速率也基本一致，加入晶种同时可加速晶体生长。晶种的加入量控制在原料的2-8%，晶种过多，快速形成的大量的晶核，晶体长的细碎；晶种过少，反应速度慢，晶体也小。
3 性能测定
选取不同参数条件下制备的α-半水石膏进行检测，由表五检测数据可知：不同参数条件下制备的α-半水石膏的性能有所差异，常压盐溶液法通过调节参数可得到不同性能指标的产品。4 结论
4.1 脱硫石膏在常压盐溶液条件下制备α-半水石膏是可行的。
4.2 pH值和盐溶液浓度是影响脱硫石膏转晶速度最敏感的因素，控制盐溶液的浓度在30-40%之间，脱水温度94-105℃，pH在4-5之间。 4.3 料浆浓度对脱水速度有影响，随料浆浓度增大对晶体生长和习性改良不利，料浆浓度≤50%。
4.4 复合媒晶剂、晶种对制备短柱状α型半水石膏晶体有利；添加晶种，可进一步增大晶体的粒度，复合媒晶剂在1%左右，晶种在5%以内。
参考文献：
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[4]胥桂萍，童仕唐.从FGD残渣制备α型半水石膏过程晶型的控制.吉林化工学院学报.1007-2853（2002）02-0003-05. [5]桂苗苗，丛钢.脱硫石膏蒸压法制α半水石膏的研究.
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