（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/文龍）硫酸鈣晶須是一種以單晶形式生長(cháng)的新型針狀、具有均勻橫截面、完整外形、內部結構完善的纖維亞納米材料。其形態(tài)是由于晶體在軸向和側面生長(cháng)速率的差異造成的，晶須主要沿軸向方向的螺旋錯位生長(cháng)，其側面是低能面，生長(cháng)非常緩慢，通過(guò)表面擴散給晶須的尖端或基面上露頭螺旋供料，硫酸鈣的晶須結構如圖1所示。

圖1 硫酸鈣晶須結構圖

    硫酸鈣晶須具有較大的比表面積、高強度、高模量、高韌性、高絕緣性、耐磨耗、耐高溫、耐酸堿、抗腐蝕、紅外線(xiàn)反射性良好、易于表面處理、易與聚合物復合、無(wú)毒等諸多優(yōu)良的理化性能，而且價(jià)格低廉，是一種市場(chǎng)前景極為廣闊的新型無(wú)機材料，廣泛應用于建材、醫藥、增強塑料、橡膠、膠黏劑、環(huán)境工程等行業(yè)。目前，利用天然石膏與工業(yè)副產(chǎn)品等制備硫酸鈣晶須的方法得到快速發(fā)展和初步應用，下面就簡(jiǎn)要概述這些方法的制備進(jìn)展。

1.天然石膏制備硫酸鈣晶須
    王力等以天然石膏為原料，MgCl₂·6H₂O為晶須助長(cháng)劑，控制料漿質(zhì)量分數為3%，Ca與Mg物質(zhì)的量比為13，反應溫度130℃，反應時(shí)間9~10h，采用水熱法合成了硫酸鈣晶須。所得硫酸鈣晶須的長(cháng)徑比為50~60，產(chǎn)品形貌均一，生石膏轉化率高。采用氯化鎂做晶須助長(cháng)劑，由于同離子效應提高了生石膏在水中的溶解度，同時(shí)Mg²⁺可附著(zhù)在硫酸鈣晶核周?chē)?能增大晶核在某方向上的表面能，使晶體沿著(zhù)晶核的(001)面單向生長(cháng)。
    中科院青海鹽湖所李勝利等利用當地豐富的石膏資源制備出純度在98%以上的硫酸鈣晶須。適宜條件為：固液質(zhì)量比為1:5，反應壓力在0.16~0.20MPa，反應時(shí)間在0.75~8h。

2. 工業(yè)副產(chǎn)品制備硫酸鈣晶須
2.1 電石渣制備硫酸鈣晶須
    電石渣是電石水解制乙炔產(chǎn)生的廢渣，它的主要成分是Ca(OH)₂，由于其具有強堿性且為漿狀，不僅給存儲及運輸帶來(lái)困難，還嚴重污染環(huán)境。邱楊率等利用宜化公司提供的電石渣制備出長(cháng)度在10~3000μm、長(cháng)徑比在10~300、白度為96%的硫酸鈣晶須。制備方法為：先將電石渣加水制成質(zhì)量分數為25%的料漿，與質(zhì)量分數為35%的硫酸反應制得二水石膏，產(chǎn)物移入高壓反應釜，在125℃和0.135MPa的飽和蒸汽環(huán)境養護數小時(shí)，再經(jīng)洗滌、干燥得硫酸鈣晶須。
2.2 海水制鹽鹵渣制備硫酸鈣晶須
    鹽石膏（CaSO₄·2H₂O）是石灰乳處理鹵渣的副產(chǎn)物，其年產(chǎn)量有100萬(wàn)t，這些鹽石膏中因含有大量雜質(zhì)而難以利用。肖楚民等用海鹽鹵渣制取硫酸鈣晶須獲得成功，所得二水硫酸鈣晶須純度大于98%。主要原料為：鹵水（密度為1.262 g/cm3）、工業(yè)廢酸（硫酸濃度在1~2mol/L）、廢鹽酸（鹽酸質(zhì)量分數為8%~10%）、工業(yè)級CaO（質(zhì)量分數為95%）。工藝流程為：將除溴后的鹵水用石灰乳中和，控制鹵液pH在7.6~8.0，然后過(guò)濾，濾液用于制取針狀Mg(OH)₂，濾渣備用；將濾渣稀釋?zhuān)尤牍I(yè)廢酸溶解，攪拌，控制pH在2~3，加熱至沸騰后立即過(guò)濾，將濾液冷卻結晶即得纖維狀二水硫酸鈣晶須，結晶母液返回使用。在循環(huán)過(guò)程中溶液顏色發(fā)生變化，是由于Fe雜質(zhì)的存在，可采用Ca(OH)₂調節pH，將鐵雜質(zhì)除去。
2.3 煙氣脫硫直接制備硫酸鈣晶須
    全球每年含硫物質(zhì)燃燒排放到大氣中的SO₂高達2億t左右。目前，煙氣脫硫技術(shù)是國內外應用最廣泛和最有效的SO₂控制技術(shù)。該技術(shù)是以石灰石料漿（濕法）或石灰石粉（干法）為脫硫劑，通過(guò)向吸收塔內噴入吸收劑，同時(shí)鼓入強氧化空氣，使煙氣中的SO₂轉化為二水硫酸鈣（石膏），將石膏懸浮液脫水，所得產(chǎn)物即為顆粒細小的脫硫石膏。毛常明等介紹了濕法煙氣脫硫直接制備硫酸鈣晶須的方法：廢煙氣冷卻→吸收→調整pH（3~4）和氧化→過(guò)濾洗滌→干燥（90℃）。其中，吸收后的料漿需摻入晶須助長(cháng)劑和氧化催化劑如NH₄Cl、MnCl₂、CuSO₄、MnSO₄等，摻入質(zhì)量分數在0.01% ~0.2%。所得硫酸鈣晶須直徑在1~2μm、長(cháng)度為100μm。使用該方法所得產(chǎn)品價(jià)格低廉，適宜工業(yè)生產(chǎn)。
2.4 檸檬酸渣制備硫酸鈣晶須
    檸檬酸渣是檸檬酸生產(chǎn)過(guò)程中H2SO4酸解檸檬酸鈣產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，主要成分為CaSO₄·2H₂O，每生產(chǎn)1 t檸檬酸約產(chǎn)生2.4 t檸檬酸渣（折干渣約1.5t）。中國有近百家檸檬酸廠(chǎng)，每年排放100萬(wàn)t以上的廢渣。由于檸檬酸渣中殘留一定量的酸及有機物菌絲體，使它的利用僅局限于水泥工業(yè)、建筑石膏以及建筑石膏砂漿，大部分仍未得到充分利用。厲偉光將檸檬酸渣球磨至粒度為45μm后與水混合，調節料漿pH在3~4，加入CaSO₄·2H₂O晶種和添加劑，經(jīng)水熱反應、過(guò)濾、干燥得到平均長(cháng)徑比為50的硫酸鈣晶須，石膏轉化率超過(guò)90%，同時(shí)水熱條件起到滅菌作用。
2.5 鹽泥制備硫酸鈣晶須
    鹽泥是制堿工業(yè)中以食鹽為主要原料用電解的方法制取氯、氫、燒堿過(guò)程排出的泥漿，主要成分為Mg(OH)₂、CaCO₃、BaSO₄和泥砂。中國的原鹽雜質(zhì)較多，每生產(chǎn)lt堿約產(chǎn)出鹽泥50~60kg。張連紅等利用鹽泥與稀硫酸反應，在適宜工藝條件下合成出直徑為0.2~4.0μm、長(cháng)度為35~150μm的硫酸鈣晶須。
2.6 磷石膏制硫酸鈣晶須
    以磷石膏為原料制備硫酸鈣晶須國內外尚未見(jiàn)報道。目前，西南科技大學(xué)固體廢物處理與資源化省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗室以廣西鹿寨化肥廠(chǎng)提供的磷石膏為原料，采用水熱法制備硫酸鈣晶須初見(jiàn)成效。工藝流程為：磷石膏與水以1:10的質(zhì)量比制成料漿，在高壓反應釜中進(jìn)行水熱反應（溫度為140℃，時(shí)間為2~18h），然后經(jīng)脫水、除雜得到產(chǎn)品。原料磷石膏中可溶性磷、氟的質(zhì)量分數大于0.1%，需進(jìn)行水洗預處理。制得的硫酸鈣晶須為針狀，平均長(cháng)度為35μm，直徑在1μm左右，長(cháng)徑比約為30，純度在85%以上。所得硫酸鈣晶須可溶性磷、氟的質(zhì)量分數分別為0.12%，0.017%（原料磷石膏可溶性磷、氟質(zhì)量分數分別為0.35%、0.03%）。由此可見(jiàn)，以磷石膏為原料制備硫酸鈣晶須具有可行性，可深入進(jìn)行單因素試驗，制備出形貌、性能均較佳的硫酸鈣晶須。

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