近年来,脱硫灰的处理与综合利用一度成为研究热点。脱硫灰主要用于建筑材料、路基修建和矿山填充等方面,而绝大多数脱硫灰采取堆放和填埋的处置方法。因此,有效利用脱硫灰既可以使得废弃资源得到利用,又可以解决由此固体废弃物堆积产生的环境问题。除上述用途外,硫酸钙含量高的脱硫灰还可以用来生产硫酸钙晶须。硫酸钙晶须以其高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、无毒等优良的理化性质,广泛应用于树脂、塑料、橡胶、涂料等材料中作补强增韧剂或功能型填料。硫酸钙晶须也可以直接作为过滤材料、保温材料、耐火隔热材料等。首先,对半干法脱硫灰(以下简称脱硫灰)进行预处理:除去杂质铁和将其中含钙物质(包括亚硫酸钙、氧化钙、氢氧化钙等,不包括硫酸钙)转化为硫酸钙。以预处理后的半干法脱硫灰为原料,采用水热法制备硫酸钙晶须。在水热合成过程中分别研究了有、无添加剂作用下硫酸钙晶须的制备。无添加剂作用的情况下,考察了料浆浓度、反应温度、料浆初始pH值和反应时间对硫酸钙晶须形貌的影响,并得到了最适宜制备条件:料浆浓度为3%,反应温度为120℃,料浆初始pH值为9.25,反应时间为120min。由最适宜条件可以得到长度为89μm、长径比为29.67的硫酸钙晶须。其次选用油酸钠、十二烷基苯磺酸钠、柠檬酸钠作为添加剂,探讨添加剂的种类和用量对硫酸钙晶须形貌的影响,试验结果表明,用量为0.1%的十二烷基苯磺酸钠作用下的硫酸钙晶须最好,其长度为125μm、长径比为41.67。最后,从热力学和分子动力学模拟角度进一步探讨硫酸钙晶须水热合成过程中晶体的生长,借用XRD对制备的硫酸钙晶须进行晶面分析,结合晶体的分子模拟计算出的硫酸钙晶须晶面参数,对部分晶面表面原子分布进行分析。采用分子动力学模拟油酸钠、十二烷基苯磺酸钠、柠檬酸钠分别在晶面的作用,进一步解释不同添加剂的作用机理。对部分晶面的衍射强度分析可得,油酸钠的加入使得(400)晶面和(200)晶面对应的衍射峰强度均有较大增强,促进了晶须沿c轴择优生长。十二烷基苯磺酸钠作用规律与油酸钠作用的硫酸钙晶须的晶面变化规律相似,加入十二烷基苯磺酸钠作用后,(400)晶面、(200)晶面、(020)晶面是强峰。分子动力学模拟能量计算得到的结果与晶面衍射结果基本一致。