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淺談激光粒度儀在硫酸鈣行業(yè)中的應(yīng)用

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一、硫酸鈣晶須及其市場(chǎng)發(fā)展概況

    硫酸鈣晶須，別名：石膏晶須，石膏纖維；英文名稱(chēng)：Calcium Sulfate Whisker，縮寫(xiě)：CSW；化學(xué)式：CaSO4。國(guó)際商品名：ONODA-GPF。 

晶須是指以單晶形式生長(zhǎng)成的具有一定長(zhǎng)徑比的一種纖維材料，其直徑約為0.1-10μm，長(zhǎng)度約為10-1000μm，長(zhǎng)徑比達(dá)到5-1000 甚至更高的纖維狀單晶體。不含有通常材料中存在的缺陷（晶界、位錯(cuò)、空穴等），原子高度有序，強(qiáng)度接近于完整晶體的理論值，是目前已知強(qiáng)度最大的固體，具有優(yōu)良的力學(xué)性能，可作為符合材料的增強(qiáng)和改性組分。

 硫酸鈣晶須，又稱(chēng)石膏晶須，是無(wú)水硫酸鈣的纖維狀單晶體，白色疏松針狀物，具有完善的結(jié)構(gòu)、完整的外形、特定的橫截面、穩(wěn)定的尺寸，其平均長(zhǎng)徑比一般為30-80。具有顆粒狀填料的細(xì)度、短纖維填料的長(zhǎng)徑比、耐高溫、耐酸堿性、抗化學(xué)腐蝕、韌性好、電絕緣性好、強(qiáng)度高、易進(jìn)行表面處理，與樹(shù)脂、塑料、橡膠相容性好，能夠均勻分散，具有優(yōu)良的增強(qiáng)功能和阻燃性。和其他無(wú)機(jī)晶須相比，硫酸鈣晶須是無(wú)毒的綠色環(huán)保材料?？梢哉f(shuō),硫酸鈣晶須在膠粘劑中的應(yīng)用有著十分廣泛的前景。
     世界硫酸鈣產(chǎn)業(yè)主要生產(chǎn)國(guó)有中國(guó)、美國(guó)、伊朗、加拿大、西班牙、墨西哥、泰國(guó)和法國(guó)，產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量63%。中國(guó)硫酸鈣年產(chǎn)量最大。我國(guó)硫酸鈣資源儲(chǔ)藏量豐富、但開(kāi)發(fā)利用率低，已采礦床采儲(chǔ)比過(guò)高。硫酸鈣提純工藝多依賴(lài)手選或直接用于水泥工業(yè)，選礦技術(shù)在硫酸鈣提純中較之其它礦石應(yīng)用較少。深加工產(chǎn)品熟石膏生產(chǎn)有悠久歷史，近年來(lái)發(fā)展較快，熟石膏產(chǎn)業(yè)向先進(jìn)設(shè)備工藝、多品種高質(zhì)量規(guī)模型方向發(fā)展，我國(guó)熟石膏工業(yè)積極參與國(guó)際合作與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，出口貿(mào)易不斷增長(zhǎng)，原出口原礦局面逐漸轉(zhuǎn)為出口熟石膏及其制品。我國(guó)醫(yī)用石膏、食品級(jí)、化妝品級(jí)、工藝品級(jí)硫酸鈣產(chǎn)、質(zhì)量尚不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)消費(fèi)需求。建筑石膏和石膏建筑制品產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)快速發(fā)展。為防止低端紙面石膏生產(chǎn)線(xiàn)盲目投資建設(shè)，有關(guān)部門(mén)制定產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和能耗指標(biāo)。


二、硫酸鈣制備

     目前，制取硫酸鈣晶須的方法主要由水壓熱法和常壓酸化法。水壓熱法，將天然石膏精制后得到的二水硫酸鈣配制成水溶液，放入水壓熱容器中，在一定的溫度和壓力下，二水硫酸鈣轉(zhuǎn)變?yōu)獒槧畹陌胨蛩徕}晶體。常壓酸化法，將天然石膏或石灰、石灰乳與硫酸或廢酸合成二水硫酸鈣，在一定溫度和酸性條件下，轉(zhuǎn)變?yōu)獒槧罨蚶w維狀半水硫酸鈣晶須。結(jié)晶理論認(rèn)為，硫酸鈣晶須的制備實(shí)質(zhì)上是顆粒狀的二水硫酸鈣失去結(jié)晶水，轉(zhuǎn)變?yōu)榘胨驘o(wú)水硫酸鈣的過(guò)程，生成實(shí)質(zhì)是一個(gè)溶解—結(jié)晶—脫水的過(guò)程.

制備技術(shù)現(xiàn)狀

（1）石膏為原料  以石膏為原料制備硫酸鈣晶須的方法主要有水熱法和常壓酸化法。該方法生產(chǎn)成本高，應(yīng)用受到限制。 

（2）鈣鹽和硫酸鹽為原料  此法又稱(chēng)為微乳法，分別配置鈣鹽和硫酸鹽溶液，并進(jìn)行機(jī)械攪拌，混合后輕微攪拌，陳化24h得到硫酸鈣晶須。適當(dāng)?shù)年惢瘯r(shí)間對(duì)產(chǎn)物凈化與排列組裝有一定作用。 

（3）檸檬酸廢渣為原料  此法采用水熱法：把檸檬酸廢渣在變頻行星式球墨磨12h，過(guò)濾，與一定的水混合，調(diào)PH至3~4，加入一定比例的晶種和添加劑，進(jìn)行水熱反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)過(guò)濾、干燥，既得硫酸鈣晶須。所制備的晶須平均長(zhǎng)徑比約為50，轉(zhuǎn)化率超過(guò)90%。

（4）廢鹵渣為原料  此法以海鹽鹵水經(jīng)石灰乳處理后的鹵渣為原料。所得產(chǎn)品純度＞98%，達(dá)到工業(yè)一級(jí)品的標(biāo)準(zhǔn)。

（5）氨堿廠(chǎng)廢液與鹵水為原料  該方法以氨堿廠(chǎng)蒸氨廢液和制鹽鹵水，

（6）利用煙氣脫硫副產(chǎn)石膏  二氧化硫是污染環(huán)境的首要污染物，每年全球寒流燃料燃燒排放到大氣中的二氧化硫高達(dá)2億噸左右。用石灰乳吸收二氧化硫后形成亞硫酸鈣料漿，加硫酸或通入廢煙氣，調(diào)整PH值至3～4，并家一定量的助晶劑和氧化催化劑（加入量為0.01%～0.02%），通入氧氣或空氣使其氧化，氧化后趁熱過(guò)濾，洗滌后在90℃下干燥。采用這種方法可直接制得直徑約為1～2μm、長(zhǎng)度約為100mm的硫酸鈣晶須。

三、硫酸鈣晶須粒度檢測(cè)

    硫酸鈣粒度在制備及其生產(chǎn)應(yīng)用中有著重要的影響：如在生產(chǎn)高效磷符合肥中，濕法磷酸是主要原料，目前的濕法磷酸生產(chǎn)也主要采用二水硫酸鈣結(jié)晶流程，而石膏結(jié)晶過(guò)程中如果控制不當(dāng)，得到針狀或片中不理想晶體，則會(huì)影響磷石膏的過(guò)濾，因此獲得良好的石膏晶體在濕法磷酸生產(chǎn)中具有重大的現(xiàn)實(shí)意義......在尿基復(fù)合肥料的生產(chǎn)過(guò)程中，二水硫酸鈣的結(jié)晶過(guò)程也會(huì)對(duì)生產(chǎn)工藝，操作參數(shù)等產(chǎn)生影響。因此硫酸鈣晶須粒度檢測(cè)必不可少。以下是使用winner200ZDE進(jìn)行的硫酸鈣粒度檢測(cè)試驗(yàn)，其報(bào)告如下：