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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發(fā)展概況

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

晶須是指以單晶形式生長成的具有一定長徑比的一種纖維材料，其直徑約為0.1-10μm，長度約為10-1000μm，長徑比達(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，又稱石膏晶須，是無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。和其他無機(jī)晶須相比，硫酸鈣晶須是無毒的綠色環(huán)保材料?？梢哉f,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)國有中國、美國、伊朗、加拿大、西班牙、墨西哥、泰國和法國，產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量63%。中國硫酸鈣年產(chǎn)量最大。我國硫酸鈣資源儲(chǔ)藏量豐富、但開發(fā)利用率低，已采礦床采儲(chǔ)比過高。硫酸鈣提純工藝多依賴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，我國熟石膏工業(yè)積極參與國際合作與國際競爭，出口貿(mào)易不斷增長，原出口原礦局面逐漸轉(zhuǎn)為出口熟石膏及其制品。我國醫(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)量尚不能滿足國內(nèi)高端市場消費(fèi)需求。建筑石膏和石膏建筑制品產(chǎn)業(yè)市場快速發(fā)展。為防止低端紙面石膏生產(chǎn)線盲目投資建設(shè)，有關(guān)部門制定產(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水硫酸鈣的過程，生成實(shí)質(zhì)是一個(gè)溶解—結(jié)晶—脫水的過程.

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)過過濾、干燥，既得硫酸鈣晶須。所制備的晶須平均長徑比約為50，轉(zhuǎn)化率超過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）氨堿廠廢液與鹵水為原料該方法以氨堿廠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、長度約為100mm的硫酸鈣晶須。

三、硫酸鈣晶須粒度檢測

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)過程中，二水硫酸鈣的結(jié)晶過程也會(huì)對生產(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必不可少。以下是使用winner200ZDE進(jìn)行的硫酸鈣粒度檢測試驗(yàn)，其報(bào)告如下：