石膏是一種重要的工業(yè)原料,同時也在一些工業(yè)過程中以副產(chǎn)物的形式生成。我國的工業(yè)副產(chǎn)石膏產(chǎn)量日益增加,其堆存會造成一定的環(huán)境問題。大部分工業(yè)副產(chǎn)石膏主要為二水石膏（DH,Ca SO₄·2H₂O）,將其經(jīng)濟(jì)高效地轉(zhuǎn)化成如半水石膏（HH,Ca SO₄·0.5H₂O）的脫水相加以利用,有助于解決固廢環(huán)境問題,已經(jīng)成為驅(qū)動石膏資源高值化利用技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)步的熱點領(lǐng)域。因此,相應(yīng)的理論與應(yīng)用基礎(chǔ)研究顯得十分迫切。本論文重點研究了在甘油水溶液體系中二水向半水石膏的相變與形貌控制規(guī)律,并初步探討了微波輻照下半水石膏轉(zhuǎn)化生成的條件和影響因素。在油浴恒溫反應(yīng)條件下研究了甘油溶液體系中石膏相態(tài)轉(zhuǎn)化的過程,結(jié)果表明,通過調(diào)節(jié)甘油、Na₂EDTA和NaCl的濃度,能在110℃下獲得α型半水石膏與β型半水石膏晶體。低濃度的甘油和NaCl通常會降低水的活性,增加溶液過飽和度,有利于α型半水石膏晶體的形成。但當(dāng)甘油含量從50 wt%增加到70 wt%或NaCl濃度從0.14 mol增加到0.26 mol時,局部相... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

石膏相態(tài)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文31.2.2石膏各相的微觀結(jié)構(gòu)特征通常在自然界獨立存在的相為DH、HH及II型AH，都有各自的晶體結(jié)構(gòu)及特征。如圖1.2所示[18]，三種石膏晶體結(jié)構(gòu)的基本骨架都是[-Ca-SO4-Ca-SO4-]鏈。如圖1.2(A)所示，DH屬單斜晶系，沿著c軸方向延伸。在[010]方向上，[-Ca-SO4-Ca-SO4-]鏈與水分子層交替排列形成明顯的層狀結(jié)構(gòu)。DH轉(zhuǎn)化成HH后，有兩方面的變化：一是與鈣離子相連的3/2份水分子脫去，1/2份水分子則通過氫鍵與硫酸根離子相連；二是[-Ca-SO4-Ca-SO4-]鏈重新排列成六棱柱，形成直徑約0.3nm的中間通道（如圖1.2(B)所示）。這種特殊的結(jié)構(gòu)與HH的亞穩(wěn)定性密切相關(guān)，外界水分子容易再進(jìn)入通道中，通道中的水分子也很容易溢出或被其它小分子替代。通過精細(xì)地控制加熱溫度，HH可移除結(jié)構(gòu)中的結(jié)晶水形成可溶性III型AH而仍舊保持原有的晶體結(jié)構(gòu)，即“零水半水”結(jié)構(gòu)[19]。而不溶性II型AH屬正交晶系（如圖1.2(C)），晶格中不存在孔道，其晶體結(jié)構(gòu)中Ca-O、S-O和Ca-Ca原子間距較短，原子堆積較緊密形成固實的結(jié)構(gòu)，難以水化。圖1.2二水石膏(A)、半水石膏（B）和不溶性無水石膏（C）的晶體結(jié)構(gòu)圖。四面體是硫酸鹽離子，大球體是鈣離子Fig.1.2Crystalstructuremotifsofgypsumdihydrate(A),hemihydrate(B),andinsolubleanhydrite(C).Tetrahedraaresulfateions,largespheresareCaions.α-HH和β-HH一般按制備條件區(qū)分，許多研究也嘗試從微觀結(jié)構(gòu)和亞微觀上去區(qū)分。β-HH是在干燥大氣環(huán)境下煅燒快速形成的，而α-HH則是在飽和蒸汽或有添加劑的水溶液環(huán)境中加熱經(jīng)溶解-重結(jié)晶形成的。亞微觀結(jié)構(gòu)上，β-HH結(jié)晶度較差，晶粒細(xì)小且不規(guī)則，多為片狀，少量為薄板狀晶型。α-HH則結(jié)晶度高，晶體粗大且比較致密，其比表面積與β-HH相差甚大，?

石膏二水相—半水相轉(zhuǎn)化過程調(diào)控研究14釜中加入12gDH，均勻噴灑5ml去離子水，升溫至150℃進(jìn)行2h水熱反應(yīng)得到Autoclave-α-HH，并一定量的干燥的DH在140℃的烘箱中直接煅燒30min以制備Oven-β-HH。圖2.1甘油水溶液體系反應(yīng)裝置圖Fig.2.1Experimentalsetupfortheglycerol-watersolutionreactionsystem2.2.2微波合成實驗微波輻照反應(yīng)實驗在安東帕微波合成/消解儀中進(jìn)行。采用2.45Hz多模微波腔進(jìn)行微波熱處理，腔體底部中心位置安裝旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤。實驗時，依次排序的16位螺旋管組成的圓形轉(zhuǎn)子固定在轉(zhuǎn)盤上，一般對稱放置4個PEEK容器夾套支撐的100mlTFM內(nèi)管（內(nèi)徑約4cm），分別在序號1、3、9和13號螺旋管內(nèi)。樣品反應(yīng)實驗在TFM內(nèi)管中進(jìn)行，每次實驗每個反應(yīng)器中的樣品和質(zhì)量需保持一致，體積不超過50ml。其中，1號螺旋管為參比管，用紅外熱像儀和浸入式氣泡溫度計分別監(jiān)測反應(yīng)器的外部整體和內(nèi)部中心溫度[76]。此外，為安全起見，螺帽裝有傳感器同時測量壓力和溫度，壓力和內(nèi)外溫度數(shù)據(jù)均通過紅外信號傳輸至微波爐的顯示器上。首先，分別制備了不同濃度的有機(jī)添加劑溶液，然后將12gDH加入TFM內(nèi)管中，再用移液器把添加劑溶液轉(zhuǎn)移到容器中，使液體均勻地滴在粉末表面。將含有原料混合物的TFM襯板預(yù)熱至60℃5min后，在一定時間內(nèi)加熱至所需反應(yīng)溫度，保溫不同時間，反應(yīng)結(jié)束后用活性氣體噴射冷卻系統(tǒng)將樣品恒速冷卻至70℃，快速取出固體粉末放入60℃的烤箱中烘干。本研究采用不同的加熱程序和不同濃度的添加劑，探討它們對α-HH相結(jié)構(gòu)和形貌的影響。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]α-半水脫硫石膏常壓鹽溶液法制備工藝及調(diào)晶劑技術(shù)機(jī)理研究[D]. 鄒辰陽.重慶大學(xué) 2011
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本文編號：3141137