工業(yè)副產(chǎn)石膏制備半水硫酸鈣晶須的研究現(xiàn)狀

張紹奇，郭榮鑫，林志偉，馮 焱，吳一晨

(昆明理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，云南省土木工程防災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650500)

0 引 言

半水硫酸鈣(Calcium Sulfate Hemihydrate，HH)晶須是指平均長(zhǎng)度30～280 μm，平均直徑0.3～6 μm，平均長(zhǎng)徑比33.3～100的針狀纖維晶須[1]，具有高強(qiáng)度和高模量等特征[2]，是一種良好的增強(qiáng)增韌材料，被廣泛應(yīng)用于橡膠、造紙、摩擦材料及醫(yī)藥等高端領(lǐng)域[3-4]。工業(yè)副產(chǎn)石膏是指工業(yè)生產(chǎn)中因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的以二水硫酸鈣(Calcium Sulfate Dihydrate,DH)為主要成分的固體廢棄物，如磷石膏(Phosphogypsum,PG)、脫硫石膏(Fuel Gas Desulfurization Gypsum,FGD)和鈦石膏等。目前，我國(guó)工業(yè)副產(chǎn)石膏全國(guó)累計(jì)堆存量已超過(guò)5億t，利用率不足40%，其余60%以上被簡(jiǎn)單填埋堆放[5]，破壞生態(tài)，浪費(fèi)資源，引發(fā)社會(huì)關(guān)注。以工業(yè)副產(chǎn)石膏為原料制備HH晶須可以消納固廢，節(jié)約天然石膏資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，一直是眾多學(xué)者的研究熱點(diǎn)。

1 工業(yè)副產(chǎn)石膏中雜質(zhì)對(duì)制備HH晶須的影響

表1為部分學(xué)者所著文獻(xiàn)中工業(yè)副產(chǎn)石膏的化學(xué)組分。可以看出，工業(yè)副產(chǎn)石膏主要成分均為硫酸鈣，同時(shí)含有鐵、硅、鋁、鎂、磷、氟及有機(jī)物等雜質(zhì)，且不同種類、不同地域及不同學(xué)者所用工業(yè)副產(chǎn)石膏化學(xué)組成差異性較大。其中FGD硫酸鈣含量最高，約為72%～79%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)；其次為PG，約為64%～75%；鈦石膏中硫酸鈣含量最低，約為56%～68%。此外，PG中氟、磷及硅的含量較大，F(xiàn)GD中硅的含量較大，鈦石膏中鐵和硅的含量較大。

表1 部分學(xué)者所著文獻(xiàn)中工業(yè)副產(chǎn)石膏的化學(xué)組分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 1 Chemical composition of industrial by-product gypsum in some scholars’ literatures (mass fraction) /%

當(dāng)前的研究表明，雜質(zhì)的種類與含量對(duì)HH晶須的長(zhǎng)徑比和直徑等的影響規(guī)律不同[17]。楊林等[18]以PG為原料制備HH晶須，當(dāng)H3PO4摻量由0%增加至2.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)時(shí)，HH晶須由短棒狀變?yōu)槠瑺睢！?br>