非電解質(zhì)乙二醇水溶液脫硫石膏制備高強石膏*

蔣光明， 趙浚雯， 張賢明， 呂曉書, 官寶紅

(1. 重慶工商大學(xué) 廢油資源化技術(shù)與裝備教育部工程研究中心，重慶 400067；2. 浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，杭州 310058)

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非電解質(zhì)乙二醇水溶液脫硫石膏制備高強石膏*

蔣光明1,2， 趙浚雯1， 張賢明1， 呂曉書1, 官寶紅2

(1. 重慶工商大學(xué) 廢油資源化技術(shù)與裝備教育部工程研究中心，重慶 400067；2. 浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，杭州 310058)

摘要：研究了常壓非電解質(zhì)乙二醇-水溶液脫硫石膏制備α-半水石膏工藝，對轉(zhuǎn)化過程和產(chǎn)物特性做了表征分析；研究了不同金屬離子對于轉(zhuǎn)化過程的調(diào)控作用，對調(diào)控機制作了分析。結(jié)果表明脫硫石膏在乙二醇水溶液中(乙二醇濃度80 mol%，反應(yīng)溫度95 ℃)可成功轉(zhuǎn)化為α-半水石膏；微量金屬陽離子K+，Mg2+的添加可顯著加快轉(zhuǎn)化速率，而Fe3+的加入則會減緩轉(zhuǎn)化；添加K+產(chǎn)物α-半水石膏晶體呈梭子狀，添加Mg2+后可獲得細(xì)長α-半水石膏晶須，而添加Fe3+后則獲得扁平硬幣狀α-半水石膏晶體；金屬陽離子對于轉(zhuǎn)化速率和產(chǎn)物形貌的調(diào)控主要通過影響溶液pH及晶體表面選擇性吸附實現(xiàn)，確切的機理還需進(jìn)一步分析表征。研究內(nèi)容將有助于常壓非電解質(zhì)醇水溶液α-半水石膏制備技術(shù)的發(fā)展，并利于脫硫石膏的高附加值資源化利用。

關(guān)鍵詞：脫硫石膏;α-半水石膏;相態(tài)轉(zhuǎn)化;形貌調(diào)控

脫硫石膏(Flue gas desulfurization gypsum, 簡稱FGD gypsum)是燃煤電廠采用濕法石灰石-石膏技術(shù)煙氣脫硫工藝產(chǎn)生的工業(yè)副產(chǎn)物，年產(chǎn)量巨大。據(jù)不完全統(tǒng)計，2014年中國脫硫石膏產(chǎn)量為7 550萬t，到2015年預(yù)計將到8 000萬t[1]。目前,我國脫硫石膏綜合利用率達(dá)48%，但主要作為低端產(chǎn)品應(yīng)用于建筑石膏、粉刷石膏、水泥緩凝劑與路基材料等[2-3]，經(jīng)濟附加值不高。脫硫石膏的主要成分為二水硫酸鈣 (>90 wt%, CaSO4·2H2O)，與天然石膏組分類似，因此可代替天然石膏作為工業(yè)原料生產(chǎn)高經(jīng)濟附加值的產(chǎn)品，如高強石膏(α-半水石膏，α-CaSO4·0.5H2O)，一種優(yōu)質(zhì)膠凝材料，膠凝性能及強度遠(yuǎn)高于普通建筑石膏，廣泛應(yīng)用于建筑材料、醫(yī)藥、化工以及新型功能材料領(lǐng)域。因此，以脫硫石膏為原料，制備α-半水石膏，可有效提升脫硫石膏的利用價值和經(jīng)濟價值，減輕電廠經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略[4]。

以二水石膏制備α-半水石膏的技術(shù)發(fā)展已有半個世紀(jì)。20世紀(jì)70年代，德國科學(xué)家研發(fā)了二水石膏制備α-半水石膏的蒸壓法技術(shù)并商業(yè)化，但該技術(shù)需要高壓設(shè)備，反應(yīng)溫度為200～300 ℃(蒸汽加熱)，反應(yīng)進(jìn)程和產(chǎn)品質(zhì)量不易控制[5-6]。始于20世紀(jì)80年代的常壓鹽溶液法技術(shù)，即在水中加入電解質(zhì)實現(xiàn)常壓和較低溫度(90～100 ℃)下將二水石膏脫水轉(zhuǎn)化為高強石膏，無需高壓設(shè)備，具有反應(yīng)溫度低、轉(zhuǎn)化效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)勢[7-8]。國內(nèi)外學(xué)者們研究了純水、各種電解質(zhì)(NH4Cl，CaCl2，KCl，H2SO4，H3PO4，CaCl2-HCl，CaCl2-MgCl2-KCl)溶液中石膏相變規(guī)律，以及各種添加劑(金屬離子、酒石酸鈉和檸檬酸鈉、表面活性劑、羧酸)對于石膏結(jié)晶過程和晶體形貌控制的影響[9-10]。我國于2009年順利完成了國內(nèi)外首個電廠脫硫石膏常壓鹽溶液法制備高強石膏的中試，制備溫度為95 ℃，鹽溶液體系為CaCl2-MgCl2-KCl[11-12]。近年來，Guan開發(fā)了一種新的非電解質(zhì)醇水溶液二水石膏制備α-半水石膏技術(shù)，如甘油水溶液[13]，并詳細(xì)闡明了制備熱力學(xué)相關(guān)問題[14-15]。相比于電解質(zhì)溶液法，醇水溶液中無高濃度雜質(zhì)離子引入，可供高純度α-半水石膏制備，且醇水無腐蝕性，無毒無害，可回收，總體而言，可操作性及經(jīng)濟性都較優(yōu)。

此處將利用醇水溶液法，在常壓下以脫硫石膏為原料，在80 mol%乙二醇-水中制備α-半水石膏。文章首先對乙二醇水溶液中脫硫石膏能否轉(zhuǎn)化為α-半水石膏進(jìn)行了探索試驗，并以金屬離子為轉(zhuǎn)晶劑，對轉(zhuǎn)化動力學(xué)及產(chǎn)物α-半水石膏晶體形貌進(jìn)行了調(diào)控。研究內(nèi)容可進(jìn)一步豐富常壓醇水溶液α-半水石膏技術(shù)，并有助于推動脫硫石膏的高附加值資源化利用。

1實驗部分

1.1實驗材料

脫硫石膏原料取自杭州半山電廠。乙二醇(純度≥99.5%)、丙酮(純度≥99.5%)、無水乙醇(純度≥99.7%)、氯化鉀(純度≥99.5%)、六水氯化鎂(純度≥99.0%)、六水氯化鐵(純度≥99.5%)均為分析純，產(chǎn)于國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2脫硫石膏轉(zhuǎn)化試驗

所有轉(zhuǎn)化試驗均在一個有效容積為1.2 L的五口含玻璃夾層的反應(yīng)器中完成。機械攪拌使反應(yīng)體系均勻穩(wěn)定，攪拌速度為250 r/min。反應(yīng)所需溫度通過油浴控制，水銀溫度計校正，其控制精度為 ±0.5 ℃。同時為保證反應(yīng)器內(nèi)水蒸汽不流失，使用球形冷凝器冷凝。具體實驗流程：配置設(shè)定濃度的500 mL 乙二醇濃度為80 mol%乙二醇水溶液，加入到反應(yīng)器中并加熱到預(yù)設(shè)溫度。等溫度穩(wěn)定后向反應(yīng)器中再添加50 g二水石膏，形成懸濁液，開始反應(yīng)。按預(yù)設(shè)間隔移取10 ml的懸濁液，真空抽濾，沸水洗滌，乙醇及丙酮固定，將得到的固相在60 ℃，0.08 MPa真空干燥箱干燥后用于后期物相分析。探索金屬離子作用時，即在配置乙二醇水溶液時加入一定量金屬鹽，獲得所需濃度。

1.3材料表征分析

X射線衍射儀(XRD，D/Max-2550pc, RigakuInc.，Japan)用以確定石膏固體粉末相態(tài)。測試使用Cu-Kα發(fā)射源，掃面范圍為2θ= 10～80°，掃速為8° min-1。用熱重-示差掃描量熱分析儀(TG/DSC)分析石膏固體粉末相態(tài)及組成，儀器采用耐馳熱重-示差掃描量熱儀(TG-DSC，STA 409PC NETZSCH Germany)。將約15 mg經(jīng)60 ℃干燥后的固體粉末樣品放入氧化鋁坩堝中(坩堝用蓋子密封)，在流速為20 mL min-1的氮氣氣氛中以10 K min-1從室溫程序升溫到500 °C。從得到的TG和DSC曲線上可以計算各個溫度段內(nèi)的失重及吸放熱峰，用以計算樣品成分及比例。掃描電子顯微鏡(SEM，HITACHI S-4800 Japan)同時觀察確定晶體形貌。樣品制備時需將固體粉末粘附在導(dǎo)電膠上，做噴金處理(使得樣品導(dǎo)電)后在5 kV或15 kV的電壓下操作。

2結(jié)果與討論

2.1脫硫石膏性質(zhì)

脫硫石膏原料的組分見表1，以SO3wt%計算可知，脫硫石膏中二水硫酸鈣CaSO4.2H2O的含量達(dá)94 wt%，其余部分包括少量金屬氧化物(Al2O3，F(xiàn)e2O3，MgO，Na2O和K2O, 總含量達(dá)到2.46 wt%)，及自由水、塵土和灰分(共3.54 wt%)等。金屬氧化物及塵土灰分主要來源于煙氣以及本身石灰石漿液。

表1　脫硫石膏化學(xué)組成

圖1(a)為脫硫石膏顆粒的SEM圖，顯示脫硫石膏呈斜棱柱狀，顆粒尺寸較均勻，在30 ～ 40 μm左右。圖1(b)為脫硫石膏的XRD衍射圖，只顯示二水石膏的衍射峰(2θ=11.62°，20.11°，23.39°以及29.11°)，無其他相存在。由于XRD的檢測限在5.0 wt%左右，故可斷定脫硫石膏中雜質(zhì)單相含量不會超過5 wt%。對脫硫石膏的組分、形貌及相態(tài)分析表明脫硫石膏主要由二水石膏組成，純度較高，且顆粒較均勻。

圖1　脫硫石膏原料SEM Fig.1　SEM image

2.2乙二醇水溶液脫硫石膏轉(zhuǎn)化為α-半水石膏

脫硫石膏向α-半水石膏轉(zhuǎn)化反應(yīng)溫度一般為95 ℃，這樣才能達(dá)到轉(zhuǎn)化所需熱力學(xué)條件。乙二醇沸點高，能與水以任意比互溶，無毒無害，因此作為首選溶劑。根據(jù)Guan報道的石膏三相在甘油水溶液中的相圖，80 mol%的乙二醇濃度可推動二水石膏向α-半水石膏轉(zhuǎn)化，因此制備條件選用80 %的乙二醇水溶液。圖2為反應(yīng)過程中固體相相態(tài)隨反應(yīng)時間的變化圖，結(jié)果顯示在前8 h內(nèi)，固體相XRD曲線仍只顯示二水石膏的特征衍射峰(2θ=11.62°，23.39°以及29.11°，如黑色圓對應(yīng)峰)，但是從第12 h開始，固體中開始出現(xiàn)半水石膏的峰值(2θ=14.70°，25.62°和29.71°，如圖中黑色方框?qū)?yīng)峰所示)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，二水石膏相的特征衍射峰越來越弱，但α-半水石膏相的特征衍射峰越來越強，到20 h后，二水石膏相已經(jīng)檢測不出，只剩下α-半水石膏相檢出。圖3為最終產(chǎn)品的熱重分析數(shù)據(jù)，顯示隨著溫度升高，固相在98 ℃開始脫水，到175 ℃達(dá)到穩(wěn)定，失重達(dá)6.65 wt%。由于固相中基本為石膏，故在 98～175 ℃溫度段的失重主要來自于結(jié)晶水的脫除， 而6.65 wt%的失重非常接近于α-半水石膏的理論結(jié)晶水含量值6.21 wt%。圖3中DSC曲線在149 和171oC分別出現(xiàn)一個明顯的吸熱峰和放熱峰，分別對應(yīng)α型半水石膏失去0.5個結(jié)晶水形成可溶性無水石膏，以及可溶性無水石膏相變?yōu)椴蝗苄詿o水石膏時的吸放熱反應(yīng)。整個TG/DSC結(jié)果證實在在乙二醇水溶液中脫硫石膏可以轉(zhuǎn)化為α-半水石膏。

圖2　脫硫石膏轉(zhuǎn)化為α-半水石膏固相XRD隨時間變化Fig. 2　XRD patterns for the phase evolution along the phase transition from FGD gypsum to α-calcium sulfate hemihydrates

圖3　產(chǎn)物α-半水石膏熱重分析圖Fig. 3　the TG/DSC pattern for the product α-calcium sulfate hemihydrates

圖4　不同KCl濃度下脫硫石膏轉(zhuǎn)化為α-半水石膏速率圖Fig. 4　Kinetics for the phase transition of FGD gypsum to α-calcium sulfate hemihydrates under different KCl concentrations

圖5　添加不同金屬離子后溶液pH值隨其濃度變化值Fig. 5　Dependence of pH on the ion concentration and species

表2對比了K+，Mg2+以及Fe3+在相同濃度1.0 wt%下，脫硫石膏開始脫水及完成轉(zhuǎn)化的時間。結(jié)果顯示K+和Mg2+對于整個脫水過程起加速作用，Mg2+的效率要高于K+，而Fe3+則起減速作用。pH對于轉(zhuǎn)化速率有著重要的影響，pH越低越有利于轉(zhuǎn)化快速進(jìn)行[17]，因此考察了添加不同濃度金屬離子后溶液pH變化情況，見圖5。結(jié)果顯示，金屬離子的加入均會降低溶液pH，F(xiàn)e3+最強，可將pH降至3.5，Mg2+次之，pH降至6.0，K+最弱，降至6.5。Mg2+和K+對于pH降低的效果及效率與其加快脫硫石膏轉(zhuǎn)化的順序一致，因此兩者主要通過降低pH來加快轉(zhuǎn)化。但添加Fe3+后pH已降至3.5，但轉(zhuǎn)化卻減慢了，這可能是因為Fe3+在溶液中水化形成Fe(OH)x, 而這種絮狀物容易吸附在脫硫石膏表面或α-半水石膏晶體表面，抑制脫硫石膏的溶解，同時抑制α-半水石膏的晶體生長，總體抑制了整個轉(zhuǎn)化反應(yīng)。

表2　添加1.0 wt%不同金屬陽離子后脫硫石膏開始轉(zhuǎn)化以及完全轉(zhuǎn)化所需的時間

2.3形貌控制

α-半水石膏屬于一種重要的膠凝材料，其膠凝效果取決于其形貌[18]。α-半水石膏晶體一般為五角十二面體，六棱雙錐柱狀，長徑比不同則性能不一。圖6為加添1wt%的K+, Mg2+和Fe3+后α-半水石膏晶體形貌。結(jié)果顯示添加K+后，α-半水石膏顆粒呈梭子狀(圖6(a)(b))，長約80 μm， 寬約25 μm，且部分梭子晶體相互間有所交聯(lián)；而Mg+則使得最終的α-半水石膏晶體成線狀，長約150 μm，寬只有2.5 μm，長寬比達(dá)60, 接近晶須(圖6(c)(d))；Fe3+添加后α-半水石膏晶體成六角硬幣狀，似乎α半水石膏的棱柱結(jié)構(gòu)在長度維度被壓縮了(圖6(e)～(f))。

圖6　添加不同金屬離子后α-半水石膏形貌圖Fig. 6　Morphology of the α-calcium sulfate hemihydrate under differention species

很多研究者對金屬離子調(diào)控晶體形貌的機理進(jìn)行了研究，其中最被接受的機理是金屬離子會以某種形式吸附在晶體表面[19-20]，由于吸附在不同晶面所需能量不同，因此會出現(xiàn)吸附選擇性。當(dāng)吸附上晶面后，其可調(diào)控該晶面的生長速率，最終導(dǎo)致形貌的不同。從圖6的結(jié)果可以看出，K+和Mg2+主要吸附在α半水石膏棱柱晶體的側(cè)面，導(dǎo)致該晶面生長受阻，而斷面生長不受抑制，因此α半水石膏晶體趨向于變長。添加K+后梭子晶體的形成應(yīng)該是由于在側(cè)面的吸附效果沒有Mg2+的牢固，有效果，但不夠明顯，因此圖中顯示α半水石膏晶體的側(cè)面坑洼不平。Fe3+明顯應(yīng)該是吸附在α半水石膏晶體的端面，使得晶體側(cè)面得到生長，因此顆粒顯得比較“胖”，但不“長”。對金屬離子調(diào)控晶體形貌的機理正在進(jìn)一步探究。

3結(jié)論

主要對非電解質(zhì)醇水溶液中脫硫石膏制備α半水石膏工藝進(jìn)行了探索實驗。實驗結(jié)果顯示:在含80 mol%乙二醇水溶液中，反應(yīng)溫度為95 ℃時，脫硫石膏可成功轉(zhuǎn)化為α半水石膏。轉(zhuǎn)化速率及產(chǎn)品形貌可通過添加少量金屬離子完成。該研究內(nèi)容將豐富醇水溶液法α半水石膏制備技術(shù)在工業(yè)固廢資源化利用中，推進(jìn)脫硫石膏高經(jīng)濟附加值利用進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)(References)：

[1] 潘荔，毛專建，楊帆.中國燃煤電廠脫硫石膏綜合利用[J].設(shè)備監(jiān)理,2015(4):40-44

PAN L,MAO ZH J,YANG F.Production and Comprehensive Utilization of Desulphurization By-product Gypsum [J].Plant Engineering Consultants,2015(4):40-44

[2] 吳榮.脫硫石膏在水泥基材料中的應(yīng)用[J].粉煤灰綜合利用,2015(3):53-56WU R.Application of Flue Gas Desulphurization (FGD) Gypsum in Cementitious Material[J].Fly Ash Comprehen-sive Utilization,2015(3):53-56

[3] 高英力，陳瑜，馬保國.粉煤灰-脫硫石膏水泥基材料水化活性及微結(jié)構(gòu)[J].土木建筑與環(huán)境工程,2011(5):137-142

GAO Y L,CHEN Y,MA B G.Microstructure and Hydration Activity of Cement-based Materials Containing Fly Ash-desulphurization Gypsum [J].Jouranl of Civil Architechtural & Environmental engineering,2011(5):137-142

[4] 婿桂萍，唐仕童.從煙氣脫硫殘渣中制取α-半水石膏的研究[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報,2002,19(2):3-7

XU G P,TANG SH T.Study on α-Form Calcuim Sulfate Hemihydra from Flue Gas Desulfuriza Scrubbing Sludge Waste[J].Jounral of Jilin Institute of Chemical Technology,2002,19(2):3-7

[5] ENGERT J,KOSLOWSKI T.The New Gypsum Binder Alpha 2000 Production Technology and Products[J].ZKG International,1998,51:229-237

[6] 桂苗苗,叢鋼.脫硫石膏蒸壓法制α-半水石膏的研究[J].重慶建筑學(xué)報,2001(2):62-65

GUI M M,CONG G.The Research on Producing α-form Calcium Sulfate Hemihydrate from the FGD Gypsum[J].Journal of Chongqing Jianzhu University,2001(2):62-65

[7] POWELL A.Calcium Sulfate Hemihydrate Prepared in Sodium Chloride Solution[J].Australian Journal of Chemistry,1962(15):868-874

[8] YANG L C,GUAN B H,WU Z B.Characterization and Precipitation Mechanism of α-calcium Sulfate Hemihydrate Growing out of FGD Gypsum in Salt Solution[J].Science in China Series E-technological Sciences,2009,52:2688-2694

[9] 吳曉琴，楊有余，裘建軍.常壓鹽溶液法轉(zhuǎn)化脫硫石膏制備α-半水石膏的相變機理[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報，2011(2):37-40

WU X Q,YANG Y Y,QIU J J.Mechanism of α-calcium Sulfate Hemihydrate Produced from FGD Gypsum in Thermal Solution[J].Journal of Wuhan University of Science and Technology,2011(2):37-40

[10] LI Z B,DEMOPOULOS G P.Model-based Construction of Calcium Sulfate Phase-transition Diagrams in the HCl-CaCl2-H2O System between 0 and 100 ℃[J].Industrial & Engineering Chemistry Research,2006,45:4517-4524

[11] GUAN B H,YANG L C,WU Z B,et al.Preparation of α-calcium Sulfate Hemihydrate from FGD Gypsum in K,Mg-containing Concentrated CaCl2Solution under Mild Conditions[J].Fuel,2009,88:1286-1293

[12] GUAN B H,KONG B,FU H L.Pilot Scale Preparation of Alpha-Calcium Sulfate Hemihydrate from FGD Gypsum in Ca-K-Mg Aqueous Solution under Atmospheric Pressure[J].Fuel,2012,30(3):1-7

[13] GUAN B H,JIANG G M,FU H L,et al.Thermodynamic Preparation Window of Alpha Calcium Sulfate Hemihydrate from Calcium Sulfate Dihydrate in Non-electrolyte Glycerol-water Solution under Mild Conditions[J].Industrial & engineering chemistry research,2011,50 (23):13561-13567

[14] GUAN B H,JIANG G M,WU Z B,et al.Preparation of Alpha-Calcium Sulfate Hemihydrate from Calcium Sulfate Dihydrate in Methanol Water Solution under Mild Conditions[J].Journal of the American Ceramic Society,2011,94(10):3261-3266

[16] SOLBERG C,HANSEN S．Dissolution of CaSO4·0.5H2O and Precipitation of CaSO4·2H2O:A Kinetic Study by Synchrotron X-ray Powder Diffraction [J]．Cement and Concrete Research,2001,31(4):641-646

[17] GUAN B H,SHEN,Z X,WU Z B,et al.Effect of pH on the Preparation of α-calcium Sulfate Hemihydrate from FGD Gypsum with the Hydrothermal Method[J].Journal of the American Ceramic Society,2007,91:3835-3840

[18] LEWRY A J,WILLIAMSON J.The Setting of Gypsum Plaster.Part II:The Development of Microstructure and Strength[J]．Journal of Materials Science,1994,29(21):5524-5528

[19] GUAN B H,YANG L C,WU Z B.Effect of Mg2+Ions on the Nucleation Kinetics of Calcium Sulfate in Concentrated Calcium Chloride Solutions[J].Industrial & Engineering Chemistry Research,2010,49 (12):5569-5574

[20] 彭家惠，瞿金東，張建新.丁二酸對α-半水石膏晶體生長習(xí)性與晶體形貌的影響[J].東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011(11):1307-1310

PENG J H,QU J D,ZHANG J X.Effect of Succinic Acid on Crystal Growing Gabit and Crystal Morphology of α-hemihydrate Desulfogypsum[J].Journal of Southeast University(Natural Science Edition),2011(11):1307-1310

責(zé)任編輯：李翠薇

doi:10.16055/j.issn.1672-058X.2016.0004.003

收稿日期：2016-01-20；修回日期：2016-03-10.

*基金項目：重慶市基礎(chǔ)與前沿研究計劃項目(cstc2015jcyjA20007)；重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項目(KJ1500601).

作者簡介：蔣光明 (1987-), 男, 浙江紹興人, 講師, 博士, 從事固廢資源化、功能納米材料合成研究.

中圖分類號：X773

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1672-058X(2016)04-0015-07

Preparation of High-strength Gypsum from FGD Gypsum in Non-electrolyte Ethylene Glycol-water Solution

JIANG Guang-ming1,2, ZHAO Jun-wen1, ZHANG Xian-ming1,LU Xiao-shu1,**, GUAN Bao-hong2

(1.Engineering Research Center for Waste Oil Recovery Technology and Equipment,Ministry of Education, Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067, China；2.School of Environmental Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China.)

Abstract：The preparation of alpha-calcium sulfate hemihydrates from flue gas desulfurization gypsum was conducted in non-electrolyte 80 mol% glycol-water solution at 95 ℃ under normal atmosphere. The phase transition is confirmed to be feasibility through the analysis of the solid phase evolution with the time. Trace metal cations K+, Mg2+can significantly accelerate the conversion rate, while the addition of Fe3+will slow down the conversion. The alpha-calcium sulfate hemihydrate crystals show a shape of shuttle with the addition of K+, but a shape of elongated whisker and flat coin when Mg2+and Fe3+are introduced, respectively. The regulation of ion on the conversion rate and the morphology of the products is mainly achieved via its effect on modifying the solution pH and its selective adsorption on crystal surface. This work will promote the development of the technology of the preparation of the alpha-calcium sulfate hemihydrates under normal atmospheric pressure in non-electrolyte alcohols-water solution.

Key words：flue gas desulfurization gypsum; alpha-calcium sulfate hemihydrates; phase transition; morphology regulation