淺談激光粒度儀在硫酸鈣行業中的應用

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一、硫酸鈣晶須及其市場發展概況

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、空穴等），原子高度有序，強度接近于完整晶體的理論值，是目前已知強度最大的固體，具有優良的力學性能，可作為符合材料的增強和改性組分。

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，具有完善的結構、完整的外形、特定的橫截面、穩定的尺寸，其平均長徑比一般為30-80。具有顆粒狀填料的細度、短纖維填料的長徑比、耐高溫、耐酸堿性、抗化學腐蝕、韌性好、電絕緣性好、強度高、易進行表面處理，與樹脂、塑料、橡膠相容性好，能夠均勻分散，具有優良的增強功能和阻燃性。和其他無機晶須相比，硫酸鈣晶須是無毒的綠色環保材料。可以說,硫酸鈣晶須在膠粘劑中的應用有著十分廣泛的前景。
世界硫酸鈣產業主要生產國有中國、美國、伊朗、加拿大、西班牙、墨西哥、泰國和法國，產量約占世界總產量63%。中國硫酸鈣年產量最大。我國硫酸鈣資源儲藏量豐富、但開發利用率低，已采礦床采儲比過高。硫酸鈣提純工藝多依賴手選或直接用于水泥工業，選礦技術在硫酸鈣提純中較之其它礦石應用較少。深加工產品熟石膏生產有悠久歷史，近年來發展較快，熟石膏產業向先進設備工藝、多品種高質量規模型方向發展，我國熟石膏工業積極參與國際合作與國際競爭，出口貿易不斷增長，原出口原礦局面逐漸轉為出口熟石膏及其制品。我國醫用石膏、食品級、化妝品級、工藝品級硫酸鈣產、質量尚不能滿足國內高端市場消費需求。建筑石膏和石膏建筑制品產業市場快速發展。為防止低端紙面石膏生產線盲目投資建設，有關部門制定產品質量標準和能耗指標。

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，二水硫酸鈣轉變為針狀的半水硫酸鈣晶體。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，轉變為針狀或纖維狀半水硫酸鈣晶須。結晶理論認為，硫酸鈣晶須的制備實質上是顆粒狀的二水硫酸鈣失去結晶水，轉變為半水或無水硫酸鈣的過程，生成實質是一個溶解—結晶—脫水的過程.

制備技術現狀

（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。該方法生產成本高，應用受到限制。

（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，并進行機械攪拌，混合后輕微攪拌，陳化24h得到硫酸鈣晶須。適當的陳化時間對產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PH至3~4，加入一定比例的晶種和添加劑，進行水熱反應，產物經過過濾、干燥，既得硫酸鈣晶須。所制備的晶須平均長徑比約為50，轉化率超過90%。

（4）廢鹵渣為原料此法以海鹽鹵水經石灰乳處理后的鹵渣為原料。所得產品純度＞98%，達到工業一級品的標準。

（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）利用煙氣脫硫副產石膏二氧化硫是污染環境的首要污染物，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應用中有著重要的影響：如在生產高效磷符合肥中，濕法磷酸是主要原料，目前的濕法磷酸生產也主要采用二水硫酸鈣結晶流程，而石膏結晶過程中如果控制不當，得到針狀或片中不理想晶體，則會影響磷石膏的過濾，因此獲得良好的石膏晶體在濕法磷酸生產中具有重大的現實意義......在尿基復合肥料的生產過程中，二水硫酸鈣的結晶過程也會對生產工藝，操作參數等產生影響。因此硫酸鈣晶須粒度檢測必不可少。以下是使用winner200ZDE進行的硫酸鈣粒度檢測試驗，其報告如下：