随着全国用电需求的逐年增长,燃煤电厂脱硫装置产生的大量烟气脱硫石膏和化学水处理过程产生的反渗透高盐废水对环境造成了不可忽视的影响。为将二者结合处置,并进行高价值资源化利用,本研究创新性地提出了“电厂脱硫石膏与高盐废水协同制备α型高强石膏3D打印材料”的研究思路,即以脱硫石膏为原料,以调节后的高盐废水为反应溶液,通过常压水热法制备α型半水石膏,最后通过性能调控进一步制备出高附加值的高强石膏3D打印材料。为此本文开展了以下工作:探究了高盐废水中四种阳离子对相变过程的影响规律,Na+、K+、Ca2+和Mg2+在高浓度下均会加快反应速率,但脱硫石膏在15～20%的NaCl溶液中会生成β型半水石膏;当KCl浓度增加至15%时,会形成影响力学性能的钾石膏。探究了晶型调控剂和pH值对相变过程和相变产物的影响规律:马来酸会影响脱水的溶液环境,将脱硫石膏转化为无水石膏;而丁二酸会抑制相变过程,延长反应时间,但能有效降低α型半水石膏的长径比,提高强度性能,在0.03%丁二酸掺量的CaCl2溶液中α型半水石膏的1天抗压强度达到32.8 Mpa。降低pH值对反应的促进作用并不明显,且pH过小会使晶体尺寸减小,弱化晶型调控剂的效力,导致产品性能下降,因此降低反应溶液环境的pH值不是加快反应速率的有效方式。分析了在高钠溶液中制备高强石膏的可行性,并通过模拟高盐废水加以调节制备α型高强石膏、对整个制备过程进行了环境影响分析和生产体系的成本分析。在保证高盐废水中Na+含量较低的情况加入氯化钙和氯化镁可以制备出性能良好的α型半水石膏:在加入了 0.003%丁二酸、15%CaCl2和10%MgCl2的模拟高盐废水溶液中可以制备出水化结构致密,1天绝干抗压强度达到40.5 Mpa的α型半水石膏,符合标准JC/T 2038-2010中α40的强度等级。相较于传统的盐溶液法制备过程,协同高盐废水制备高强石膏的生产过程更具有环境友好性,产品比市售高强石膏成本更低,具有广阔的应用前景。通过缓凝剂和HPMC的改性优化制备出高强石膏3D打印浆体材料。植物蛋白类缓凝剂和多聚磷酸盐缓凝剂均会降低水化强度,而植物蛋白缓凝剂的缓凝效果较好,可通过延长经时流动度的稳定期来增加可打印时间在0.02%掺量下初凝时间达到56分钟,可打印时间达到39分钟。石膏浆体的表观粘度随剪切速率升高而下降,符合剪切稀化流体特征,HPMC的加入使表观粘度和屈服应力显著增大,提升了材料的抗形变能力并减小了变形程度。提高材料中HPMC的掺量可有效地提升打印构件地体积稳定性,使用0.02%植物蛋白类缓凝剂和0.6%HPMC制备拥有最小的体积变形率且强度性能好的高强石膏3D打印浆体材料。本研究将协同处置的方法与新兴的3D打印工艺途径相结合,实现了脱硫石膏附加值的二次提升,对于缓解燃煤电厂的排放压力、提高燃煤电厂产能和促进绿色低碳的可持续发展具有十分重要的意义。