常压下脱硫石膏的转晶、改性及溶解度解读

转晶剂对不同工业石膏制备α-半水石膏的影响王培雄;龚小梅;丁家琪;曹宏【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2024(56)4【摘要】磷石膏和脱硫石膏是堆存量最大的工业固废石膏,将其转化为半水石膏作为建筑胶凝材料是最主要的资源化利用途径。

采用蒸压法制备α-半水石膏,以磷石膏和脱硫石膏为原料,天然石膏作为对照组,探究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、硫酸铝[Al_(2)(SO_(4))_(3)]、复合转晶剂CM(硫酸铝、柠檬酸钠)对α-半水石膏晶体形貌的调控作用及其强度的影响。

结果表明,于135℃下蒸压5 h,3种石膏均能稳定制备α-半水石膏,3种转晶剂对于半水石膏物相组成无影响,同时0.4%(质量分数)CM能够有效降低晶体的长径比;通过t检验法检测,转晶剂对脱硫石膏、天然石膏制备的α-半水石膏的抗压强度有显著性增强作用,α-半水石膏的抗压强度增加2倍以上,分别为13.59 MPa和17.45 MPa。

而转晶剂对以磷石膏为原料制备的α-半水石膏的强度没有明显作用。

脱硫石膏和天然石膏在0.4%CM的调控下晶体长径比降低,抗压、抗折强度显著提升,而磷石膏由于其杂质影响,转晶剂的作用效果不明显,研究结果可为工业石膏的工业化生产提供一定的理论指导。

【总页数】6页(P112-117)【作者】王培雄;龚小梅;丁家琪;曹宏【作者单位】生态环境部长江流域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心;湖北省长江新材研究设计院有限公司;武汉工程大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TQ177.3【相关文献】1.转晶剂对脱硫石膏制备α-半水石膏形貌及强度的影响2.有机转晶剂对常压盐溶液法制备的α-半水石膏晶体形态的影响3.转晶剂对磷石膏制备α半水石膏影响的研究4.转晶剂对Na_(2)SO_(4)-乙二醇水体系中磷石膏制备的α-半水石膏晶体形貌的影响5.转晶剂与蒸压参数对磷石膏制备α半水石膏的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

脱硫石膏是钙基湿法烟气脱硫过程中，通过烟气脱硫装置经石灰(石)浆液吸收SO2产生的一种工业副产品。

实现脱硫石膏的资源化应用，是根本解决钙基湿法烟气脱硫工艺(FGD)中脱硫渣二次污染问题的有效途径。

本研究重点探索常压下利用脱硫石膏制备α-半水石膏过程中，脱硫石膏的转晶和改性的最佳条件。

同时对该转化过程中试剂级二水硫酸钙和脱硫石膏的溶解度变化规律进行研究，并比较二者在单种盐溶液和复合盐溶液中溶解度变化的规律。

本实验以常压盐溶液水热法改性脱硫石膏(对脱硫石膏进行改性)，并利用间歇反应装置(三口烧瓶)模拟结晶反应器。

本实验中主要探讨了不同温度及盐溶液种类和浓度对脱硫石膏晶体转化过程的影响，结合实验过程中样品的定性和定量分析，研究脱硫石膏转化生成α-半水石膏的过程，从而筛选出脱硫石膏常压盐溶液法晶体转化过程的最佳工艺条件。

实验结果表明，温度、盐溶液种类和浓度是脱硫石膏转晶过程中最敏感的因素，得到结晶形态良好的α-半水石膏的最佳控制条件为温度95℃~98℃，盐溶液浓度25%~31%。

硫酸钙溶解度的研究结果显示，二水硫酸钙（AR）和脱硫石膏在单种盐溶液中的溶解规律性是一致的：在CaCl2溶液中由于Ca2+同离子效应的影响，盐溶液浓度越高，二水硫酸钙的溶解度越低；MgCl2溶液中，因Mg2+可与SO42-生成稳定的硫酸镁离子对，从而促进二水硫酸钙的溶解，促溶作用明显；KCl溶液中，KCl溶解产生的盐效应也具有促进二水硫酸钙溶解的作用，但KCl盐效应所产生的促溶效果低于MgCl2；在Ca-Mg-K的混合氯化盐溶液中，硫酸钙溶解度受到同离子效应的影响最为显著。

关键词：脱硫石膏；α-半水石膏；转晶控制；溶解度Gypsum is an industrial by-products produced from the calcium-based wet flue gas desulfurization process (FGD). The practical utilization of FGD gypsum is an effective way and a fundamental solution to secondary pollution of the desulfurization residue of calcium-based wet FGD process.This study focuses on the optimum conditio ns of FGD gypsum conversion into α-calcium sulfite hemihydrate in salty solution at atmospheric pressure. At the same time, the change of solubility of reagent-grade calcium sulfate dihydrate and FGD gypsum are discussed and contrasted.The experiment is carried out in a batch reactor by using the method of hydrothermal mixed salt solution at atmospheric pressure. A 3-neck flask is used as the crystal reactor. In the experiment, the temperature and the concentration of salt solution which influence the transformation process are mainly discussed. With the samples analyzed by qualitatively and quantitatively, the progress of FGD Gypsum conversion into α-calcium sulfate hemihydrate is studied. Sequentially to select the optimum condition of FGD Gypsum conversion. The experimental results show that the temperature, species and concentration of salt solution are the most sensitive factors in the process of FGD Gypsum transformation. In order to get the α-calcium sulfate hemihydrates crystals with high quality, the best condition is keeping the temperature range among 95℃~98℃and ensure the mixed salt solution concentration range among 25% ~31%.The research results demonstrate that calcium sulfate dehydrate(AR) has the same rules with FGD gypsum in the single-salt solutions. In CaCl2 solution, as the co-ions effect of Ca2+, higher the concentrations , lower the solubility; In MgCl2 solution, for the stable bitter salt formed by Mg2 + and SO42-, it could enhance the dissolution of FGD gypsum and solubilization obviously; In KCl solution, the KCl promotes dissolution of FGD gypsum by salt effect, its solubilization is less than MgCl2solution. In the Ca-Mg-K mixed chloride salt solution, the solubility of calcium sulfate is affected most significant by co-ion effect.Key words:FGD Gypsum; α-calcium sulfite hemihydrate; conversion; solubility目录摘要 (I)Abstract (II)前言 (1)第一章绪论 (2)第二章文献综述 (4)2.1石膏的简介 (4)2.2石膏的分类 (4)2.2.1 按结晶水含量分类 (4)2.2.1 按天然石膏和脱硫石膏分类 (5)2.3 型半水石膏生产工艺和应用前景 (6)2.3.1 α型半水石膏生产工艺 (6)2.3.2 α型半水石膏制备的新工艺 (8)2.3.3 α半水石膏的应用前景 (9)2.4脱硫石膏的定义、来源及特性 (9)2.4.1 烟气脱硫石膏的定义 (9)2.4.2 脱硫石膏的来源 (10)2.4.3 脱硫石膏的特性 (10)2.5脱硫石膏的综合应用 (10)2.5.1 国外脱硫石膏的利用现状 (10)2.5.2 我国脱硫石膏的利用现状 (13)2.5.3 我国脱硫石膏再利用的影响因素 (15)2.6关于硫酸钙溶解度的研究 (16)2.6.1 对硫酸钙溶解度研究的讨论 (16)2.6.2 影响物质溶解度的因素 (18)第三章实验装置及分析方法 (22)3.1实验原料 (22)3.2实验装置和实验方法 (22)3.2.1 实验装置 (22)3.2.2 石膏转晶和改性 (23)3.2.3 石膏溶解度测定 (23)3.3分析与检测 (24)第四章石膏转晶和改性研究 (26)4.1单种盐溶液中转晶和改性实验 (26)4.1.1 盐溶液浓度和温度的影响 (26)4.1.2 浆液浓度 (29)4.2复合盐溶液中转晶和改性实验 (29)4.2.1 盐溶液 (29)4.2.2 温度 (31)4.2.3 浆液浓度 (34)4.3二水石膏转化为半水石膏机理 (34)4.3.1 溶解析晶机理 (35)4.3.2 局部化学反应机理 (35)4.3.3 彼列捷尔机理 (35)4.3.4 β半水石膏过渡相机理 (35)4.4小结 (36)第五章硫酸钙在盐溶液体系中溶解度研究 (37)5.1FGD石膏溶解平衡时间的确定 (37)5.2FGD石膏在纯水相中的溶解度研究 (38)5.3二水硫酸钙（AR）和FGD石膏在钙镁钾盐酸盐体系中的溶解度 (39)5.3.1 单种盐溶液对CaSO4.2H2O和FGD石膏溶解度的影响 (39)5.3.2 单种盐溶解度预测 (42)5.3.3 混合盐溶液对FGD石膏溶解度的影响 (45)5.4小结 (46)第六章结论 (48)参考文献 (49)附录攻读硕士学位期间发表的论文 (53)致谢 (54)前言2006年底前我国已有400家老火力发电厂完成脱硫项目改造，约产生800万吨烟气脱硫石膏，加上其他行业的烟气脱硫石膏，到2010年，其产量将达到2000万吨。

常压下脱硫石膏的转晶、改性及溶解度研究的开题报告一、研究背景石膏被广泛应用于建筑材料、石膏制品、农业等领域。

其中，脱硫石膏（FGD石膏）是一种由烟气脱硫系统产生的废弃物。

脱硫石膏含有大量的CaSO4·2H2O，其含水量约为20%~30%。

在常温下，脱硫石膏易于吸湿、结块，造成管理和处理难度。

为了提高脱硫石膏的利用率和经济效益，学界和工业界开始关注脱硫石膏的转晶、改性及溶解度研究。

通过将脱硫石膏转化为新型石膏制品，并使其具有较好的性质和应用效果。

因此，常压下脱硫石膏的转晶、改性及溶解度研究具有重要的理论和应用价值。

二、研究目的本研究旨在通过常压下的研究技术，探索脱硫石膏的转晶、改性及溶解度研究，并制备具有一定性质和应用效果的新型石膏制品。

具体研究目标如下：1.研究不同条件下脱硫石膏的晶型特征以及其转晶规律；2.探究改性处理对脱硫石膏性质和应用效果的影响；3.研究脱硫石膏改性后的溶解度特征以及溶解度与改性条件的关系；4.制备新型石膏制品，并评价其性质和应用效果。

三、研究内容和方法1.常压下脱硫石膏的转晶研究方法利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段，对脱硫石膏不同晶型的特征进行测定，并研究不同条件下脱硫石膏的转晶规律。

2.脱硫石膏改性处理的研究方法利用FTIR光谱、TG-DTA热分析、SEM等手段，对不同改性条件下脱硫石膏的结构和性质进行分析，并探究改性对脱硫石膏性质和应用效果的影响。

3.脱硫石膏改性后溶解度的研究方法利用颗粒度测试、比表面积测定、溶解度实验等手段，研究脱硫石膏改性后的溶解度特征以及溶解度与改性条件之间的关系。

4.新型石膏制品的制备与评估方法根据以上研究结果，设计制备新型石膏制品，并对其性质和应用效果进行评估。

四、预期结果本研究的预期结果包括：1.研究不同条件下脱硫石膏的晶型特征以及其转晶规律；2.探究改性处理对脱硫石膏性质和应用效果的影响；3.研究脱硫石膏改性后的溶解度特征以及溶解度与改性条件的关系；4.制备新型石膏制品，并评价其性质和应用效果。

用于粉刷石膏中脱硫石膏的质量要求论文
粉刷石膏质量的要求一直是改善建筑墙面水泥砂浆质量的关键，而石膏离不开脱硫石膏中的添加物。

所以，正确脱硫石膏的质量要求对于粉刷石膏有重要性。

首先，脱硫石膏应由国家质量监督检验检疫技术相关部门检测、验证。

只有经过合格的质量检查，才能确保脱硫石膏的准确性，从而确保粉刷石膏的质量。

其次，脱硫石膏的重量、比重、结晶度、溶解度、微粉尘含量等主要性质应符合国家标准。

只有国家标准合格的质量，才能保证脱硫石膏在添加到粉刷石膏中时不会影响其正常使用。

此外，脱硫石膏还应具有良好的整体性，不能有凝聚物，人工视觉检验时，脱硫石膏必须清晰可见，表面无油污、无污痕。

只有不含水分的无污痕的脱硫石膏，才能与粉刷石膏完美结合，保证墙面装饰之质量。

最后，生产了脱硫石膏，在生产过程中也应进行质量管理。

比如记录每一批生产的原料、使用技术和结果，在装货前也要进行检验，确保脱硫石膏的质量符合要求。

总的来说，脱硫石膏的质量要求关系到粉刷石膏的质量，因此，对脱硫石膏的质量要求要十分严格，从原料检测到生产管理等方面都要有规范的操作流程和标准。

只有达到国家质量标准，才能确保添加到粉刷石膏中的质量，从而为建筑带来优质装饰效果。

脱硫石膏在常压盐溶液制备α——半水石膏的研究发表时间：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。

关于脱硫石膏试验的小结
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五、分析结果和适应性检测结果
试验小结：脱硫石膏SO3含量正常，但总体来说算是不成功的，存在问题如下：
1、脱硫石膏掺加以后，标准稠度高，加水量难找，最高稠度达34.4，净浆表面看较稀，但落距仍不合格；
2、重复两次试验，成型困难，在成型时，物料松散，E29较为明显，E30相对E29要好，E29在养护24小时候，脱模困难，基本处于松散。

说明不是脱
硫石膏掺加量不足引起的。

可以说脱硫石膏掺量越高，对水泥性能包括强度影响是成正比的；
3、在适应性方面，纯掺脱硫石膏的基本无流动度，凝固速度相当快。

导致E29在两次试验中都无适应性结果
4、接下来，考虑从别的地方选取脱硫石膏继续试验。

摘要石膏是一种应用历史悠久的材料，它与石灰、水泥并列为无机胶凝材料中的三大支柱。

根据制备工艺的不同，可获得α型半水石膏或β型半水石膏。

两者的性能有明显的差异，前者有密实的晶体结构，后者为不规则的、松散的晶体，半水石膏的结晶形态是影响其制品强度的关键因素。

经大量实验证明，短柱状晶体的α型半水石膏有很低的水膏比，因此能获得很高的强度。

α型半水石膏被广泛地应用于机械、汽车、制造业、建筑、陶瓷、医学和齿科学等许多领域。

我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，是一个以煤炭为主要能源的国家，这种趋势在长时期内不会改变。

控制燃煤电厂SO2的排放就必须采用湿法脱硫技术，其中石灰或石灰石-石膏湿式脱硫系统为主流。

脱硫石膏是烟气脱硫过程中产生的灰渣，经大量实验证明脱硫石膏与天然石膏的化学成分和矿物组成基本相似，其酸碱度与天然石膏相当，呈中性或略偏碱性。

故可用其制备α半水石膏；鉴于我国尚未有成熟的脱硫石膏制备α半水石膏的研究,而α半水石膏需求量日益增加,但价格偏高,本研究试图通过加压水溶液法和高温法探讨脱硫石膏浆体制备α半水石膏浆体的可行性及合理生产工艺,扩大脱硫石膏应用范围。

本论文首先采用水热加压法制备α型半水石膏晶体，在二水石膏原料中加入转晶剂，探讨了转晶剂的种类、掺量对α型半水石膏性能的影响，得出了掺入有机无机复合外加剂可以获得理想的短柱状半水石膏晶体的结论。

在参考大量文献的基础上，探讨了转晶剂在二水石膏转变为α型半水石膏过程中的作用机理。

再以此为基础，设定复合转晶剂的种类与掺量，探讨了升温时间、蒸压时间、浇注温度、pH值、缓凝剂对α型半水石膏形貌及强度的影响，借助蒸压釜、800型离心机、电光分析天平、体视显微镜、WAY300电子液压机等测试仪器，对影响型α半水石膏性能的因素进行了研究，确定了制备α型半水石膏的最佳工艺制度，制备出抗压强度较高的α型半水石膏。

关键词：α半水石膏，加压水溶液法，高温法，转晶剂AbstractGypsum is a kind of material that has been used in the ancientry. It is considered as the mainstay of binding material with lime and cement. According to the different preparing methods, it can change to α hemihydrate gypsum or βhemihydrate gypsum. The properties of them are quite different, the crystal structure of α hemihydrate gypsum is close-grained, crystal shape of a hemihydrate gypsum is the key factor affected the strength. α hemihydrate gypsum was applied in a lot of fields, such as mechanics automobile, manufacture, construction, ceramics, medicine, odontology and so on.Our country is in the world the biggest coal producer country and the country of consumption, is one take the coal as the primary energy country, this tendency will not change in the long time. The control coal-burning power plant so2 emissions must use the aqueous method desulphurization technology, the lime or the limestone - gypsum wet desulphurization system is a mainstream. The desulphurization gypsum is the ash dregs which in the haze sweetening process produces, after the massive experiments proved that desulphurization gypsum and natural gypsum chemical composition and mineral constituent basic similar, its potential of hydrogen and the natural gypsum quite, assume the neutrality or slightly the leaning alkalinity. Therefore available its preparation α half water gypsum; In view of the fact that our country not yet has the mature desulphurization gypsum preparation α half water gypsum research, but α half water gypsum demand increases day by day, but the price is high, this research attempts through the compression peroxide solution law and the high temperature law discussion desulphurization gypsum hydromass preparation α half water gypsum hydromass feasibility and the reasonable technique of production, the expanded desulphurization gypsum application scope.The present paper first picks the water used hot compression law preparation α half water gypsum crystal, joins in two water gypsum raw material transfers the crystal medicinal preparation, discussed has transferred crystal medicinal preparation the type, to mix the quantity to α half water gypsum performance influence, obtained has mixed in the organic inorganic compound admixture to be possible to obtain the ideal short columnar half water gypsum crystal the conclusion. In the reference massive literature's foundation, discussed has transferred the crystal medicinal preparation, in two water gypsums transformed into α half water gypsum process in action mechanism.Again take this as the foundation, the hypothesis compound extension crystal medicinal preparation type with mixes the quantity, discussed the elevation of temperature time, to steam presses the time, the pouring temperature, the pH value, the retarder to α half water gypsum appearance and the intensity influence, with the aid of the autoclave, 800 centrifuges,electric light measuring instruments and so on analytical balance, stereoscope microscope, WAY300 electron hydraulic press, to affected α half water gypsum performance factor to conduct the research, had determined the preparation α half water gypsum's best craft system, prepared the compressive strength high α half water gypsum.Key words：α hemihydra te gypsum，The compression peroxide solution technology, the high temperature technology,crystal modifier目录摘要 (I)Abstract ..................................................................................................................................... I II 第一章绪论 (1)1.1 我国石膏工业现状、研究历史和发展前景 (1)1.1.1 我国石膏行业现状 (1)1.1.2 石膏的研究历史 (1)1.1.3 发展前景 (3)1.2、国内外脱硫石膏发展应用的发展现状： (3)1.2.1引言 (3)1.2.2国内外湿式烟气脱硫技术的现状及发展趋势 (3)1.2.3脱硫石膏综合利用的概况与市场前景分析 (4)1.2.4国内外脱硫石膏的需求情况和利用现状 (5)1.3.2 半水石膏的晶体结构与特征 (8)1.3.3 α和β半水石膏的差别 (10)1.4 α半水石膏的研究现状 (11)1.4.1 α半水石膏的性能特点 (11)1.4.2 α半水石膏的制备方法 (12)1.4.3 α半水石膏的形成机理 (13)1.4.4 α半水石膏的研究现状 (14)1.4.5 转晶剂的研究现状 (15)1.4.6 影响α半水石膏晶体粒度、形貌及强度的因素 (16)1.4.7晶体生长的基本理论 (17)1.5 脱硫石膏浆体制备α半水石膏浆体的意义 (18)1.5.1 α半水石膏的应用领域 (18)1.5.2 本研究的必要性 (19)1.5.3 脱硫石膏制备α半水石膏研究存在的主要问题及本论文研究的内容 (20)1.5.4 研究目标 (20)1.5.5 关键问题 (20)第二章原材料与试验方法 (21)2.1 原材料 (21)2.1.1脱硫石膏 (21)2.2 仪器 (21)2.3 试验方法 (21)第三章转晶剂对制备α半水石膏形貌及强度的影响 (23)3.1单一转晶剂对α-半水石膏强度及形貌的影响 (23)3.2混合转晶剂对α-半水石膏强度及形貌的影响 (27)3.3结论 (29)第四章脱硫石膏制备α半水石膏工艺及性能研究 (31)4.1 升温时间的确定 (31)4.2 蒸压时间的确定 (32)4.3浇注温度、时间的确定 (34)4.4 结论 (35)第五章缓凝剂、PH值对制备α半水石膏形貌及强度的影响 (37)5.1缓凝剂对α半水石膏形貌及强度的影响 (37)5.1.1石膏缓凝剂的选择 (37)5.1.2缓凝机理 (37)5.1.3缓凝剂对α半水石膏形貌及强度的影响 (38)5.2 pH值对α半水石膏形貌、强度的影响 (39)5.3结论 (40)第六章结论 (41)参考文献 (43)作者简介 (47)致谢 (49)第一章绪论1.1 我国石膏工业现状、研究历史和发展前景1.1.1 我国石膏行业现状石膏胶凝材料是一种多功能的气硬性胶凝材料[1]，也是一种应用历史最悠久的胶凝材料之一,它与石灰、水泥并列为传统的无机胶凝材料中的三大支柱[2]。