脱硫石膏制备高品质二水石膏和半水石膏晶须的工艺路线研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文脱硫石膏制备高品质二水石膏和半水石膏晶须的工艺路线研究论文作者：卢静昭学生类别：全日制学科门类：工科学科专业：化学工艺指导教师：曹吉林职称：教授资助基金项目：河北省自然科学基金项目(B2013202246)IDissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalTechnologySTUDYONTHEPROCESSOFPRODUCINGHIGH-QUALITYGYPSUMANDHEMIHY

2、DRATEGYPSUMWHISKERSBYFGDByLujingzhaoSupervisor:Prof.CaojilinMay2016IIIII摘要脱硫石膏(FGD)是燃煤电厂烟气脱硫的副产物，可用于生产熟石膏粉、α石膏粉、石膏制品、石膏砂浆、水泥添加剂等建筑材料。目前，市面上的脱硫石膏品质低下，难以满足下游产品生产的基本要求。因此，本文在H2SO4-Ca(OH)2-H2O体系下制备高纯二水石膏，并预留在高压条件和常压条件两种条件下生产硫酸钙晶须出口的工艺路线，从而实现脱硫石膏的资源化利用。根据脱硫石膏在酸性溶液中溶解度升高，相变化迅速的特

3、点，采用常压酸溶液法对脱硫石膏进行深加工处理，脱除石膏颗粒中的SiO2、Al2O3、粉煤灰等物质，通过对溶解、结晶过程的控制可制备高纯度的二水硫酸钙（CaSO.42H2O）晶体颗粒。本文对反应过程中的一些主要指标：如cH2SO4、cCa(OH)2、固液比、稳定剂（聚乙二醇）、反应温度（T）、反应时间（tr）、陈化时间（ts）对二水硫酸钙结晶的影响进行了研究。研究结果表明：常压下，cH2SO4为1.00mol/L，cCa(OH)2为0.02mol/L，聚乙二醇（PEG）用量0.5%，反应温度（T）为120℃，反应时间（tr）为2.5h，陈化时

4、间（ts）为3d后生成的二水硫酸钙（CaSO.42H2O）白度为94.01%，纯度达99.24%，颗粒度介于0.2cm2到1.0cm2之间，极具工业价值。同时，本工艺路线也预留在酸性体系下通过对溶解、结晶过程的控制制备出高品质半水硫酸钙晶须的产品出口，并在实验室条件下实现了母液的循环利用。分别采用均相平衡反应器和集热式恒温加热磁力搅拌器中进行试验，研究了不同压力下，cH2SO4、cCa(OH)2、固液比（ratio）、聚乙二醇（PEG）、反应温度（T）及反应时间（tr）对半水硫酸钙晶须形貌的影响，并进行了条件优化。研究结果表明：常压下，cH

5、2SO4为1.00%，cCa(OH)2为0.3%，反应温度130℃，反应时间55min，加入0.5%的聚乙。二醇后，形成的半水硫酸钙晶须（CaSO41/2H2O）形貌良好，平均长度（L）为89.72μm，且颗粒均匀。加入2mol/L盐酸（HCl）后，生成的石膏晶须增长1.2-1.4倍，且更为纤细。在高压下，cH2SO4用量为10%，cCa(OH)2为0.3%，反应温度130℃，反应。时间35min，加入0.5%的聚乙二醇后，形成的半水硫酸钙晶须（CaSO41/2H2O）形貌良好，平均长度（L）为98.72μm，不仅颗粒均匀，长度明显大于常压

6、条件，且反应时间缩短。在H2SO4-Ca(OH)2-H2O体系中，以H2SO4和微量的Ca(OH)2反应生成CaSO4晶种，继而利用水热法将脱硫石膏的细小颗粒溶解，溶液中大量的Ca2+和SO2-4在CaSO4晶种表面聚集，结晶析出并长大，得到形貌良好的石膏制品。而脱硫石膏中的杂质成分则留在母液中，母液处理后可循环利用三次以上。关键词：脱硫石膏，二水硫酸钙，硫酸钙晶须，重结晶，母液循环IVABSTRACTThefluegasdesulfurizationgypsum(FGD)isabyproductofCoal-firedpowerstati

7、on,whichcanbeusedfortheproductionofplasterpowder,αgypsumpowder,gypsumproducts,gypsummortar,cementadditivesandotherbuildingmaterials.Currently,thequalityofFGDinmarketisverylow,whichisdifficulttomeetthebasicrequirementsoftheproductionofdownstreamproducts.Therefore,inthisarti

8、cle,wedesignaprocessroutetopreparehigh-puritygypsumintheH2SO4-Ca(OH)2-H2Osystem,andthepro