一種用磷石膏制備硫酸鈣晶須的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用磷石膏制備硫酸鈣晶須的方法，屬于工業(yè)固體廢棄物資源化利用、無(wú)機(jī)非金屬材料和環(huán)境保護(hù)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]磷石膏是在生產(chǎn)磷酸過(guò)程中排放的以CaSO4.2Η20為主要成分的固體廢棄物，并含有磷酸鹽、氟化物、其他硫酸鹽和有機(jī)質(zhì)等。每生產(chǎn)I噸磷酸大約產(chǎn)生5噸磷石膏，中國(guó)磷石膏的貯存量高達(dá)10多億噸。磷石膏的大量堆存，不僅占用土地，而且對(duì)環(huán)境造成不同程度的污染。因此，磷石膏的資源化利用具有很重要的資源和環(huán)境意義。
[0003]硫酸鈣晶須以單晶形式生長(zhǎng)，具有均勻的橫截面積、完整的外形、完善的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，呈針狀、纖維狀單晶體。因其具有補(bǔ)強(qiáng)、耐酸堿、抗腐蝕、易于加工、無(wú)毒無(wú)害等優(yōu)良理化性能，故廣泛應(yīng)用于樹(shù)脂、塑料、橡膠、涂料、造紙、瀝青、摩擦和密封材料中作為補(bǔ)強(qiáng)增韌劑或功能性填料，也可直接作為過(guò)濾材料、保溫隔熱材料等。硫酸鈣晶須的平均直徑為I?8 μ m，平均長(zhǎng)度為30?200 μ m。
[0004]公開(kāi)號(hào)為CN101311355A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，公開(kāi)了一種硫酸鈣晶須的制備方法。該方法利用強(qiáng)堿調(diào)節(jié)磷石膏漿料的PH值為堿性，在溫度為90?200°C下攪拌處理20?30min，過(guò)濾得到的濾渣為第一中間產(chǎn)物；第一中間產(chǎn)物配制成一定濃度的漿液，在硝酸鎂存在的情況下，在100?200°C的溫度下攪拌處理20?30min，保持80?150°C的溫度下過(guò)濾得到的濾液為第二中間產(chǎn)物，第二中間產(chǎn)物冷卻析晶得到產(chǎn)物硫酸鈣晶須。該方法工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率較低，且需要添加晶型控制劑。公開(kāi)號(hào)為CN102115142A中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，公開(kāi)了一種工業(yè)硫酸鈣的制備方法。該方法以磷石膏為原料，先水洗去除可溶性雜質(zhì)，再利用鹽酸去除不溶性磷酸鹽和其他不溶性雜質(zhì)，最后過(guò)濾分離得到含有硫酸鈣和其他硫酸鹽的濾渣，將其干燥、粉碎獲得工業(yè)硫酸鈣。該方法得到的硫酸鈣純度低，難以廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的磷石膏制備硫酸鈣晶須難除雜、工藝路線復(fù)雜等缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、一步除雜，用磷石膏制備硫酸鈣晶須的方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種用磷石膏制備硫酸鈣晶須的方法，包括步驟如下:
[0007]I)取磷石膏原料破碎且粉磨，獲得粒度為20?600目的磷石膏粉體；
[0008]2)將步驟I)的磷石膏粉體與稀酸按固液比為10Kg/m3?200Kg/m 3置于反應(yīng)器中攪拌均勻，再加熱溶解后過(guò)濾，分別得到酸性濾液和濾渣；
[0009]3)將步驟2)得到的酸性濾液進(jìn)行陳化處理，得到含有硫酸鈣晶須的酸性懸濁液；然后對(duì)該酸性懸濁液進(jìn)行過(guò)濾，得到硫酸鈣晶須濾渣和酸性廢液；其中的硫酸鈣晶須濾渣用工業(yè)用水沖洗，沖洗至其洗滌濾液的pH值為中性，再在-15°C?90°C環(huán)境下干燥，得到所述硫酸鈣晶須。
[0010]上述步驟2)中所用稀酸的質(zhì)量百分比濃度為1.0%?25.0%，加熱溶解的溫度為60。。?120°C，溶解時(shí)間為0.5h?8ho
[0011]上述的稀酸可選用稀鹽酸、稀硝酸或回收稀酸中至少I(mǎi)種。
[0012]上述回收稀酸的配制步驟為:A)將酸性懸濁液過(guò)濾后的酸性廢液和沖洗后pH值為中性的洗滌濾液以1:1?4:1的體積比攪拌成混合液；B)將該混合液按體積比為10:1?40:1加入鹽酸或/和硝酸配制成上述的回收稀酸；該回收稀酸的質(zhì)量百分比濃度與上述的稀鹽酸或稀硝酸的質(zhì)量百分比濃度相同。
[0013]上述步驟3)中的陳化處理包括降溫和晶化處理；其中，降溫是將步驟2)的酸性濾液的溫度降至10°c?40°C;晶化處理是隨所述酸性濾液溫度的降低逐步結(jié)晶析出硫酸鈣晶須，其晶化時(shí)間為2h?24h。
[0014]用上述方法制備的硫酸鈣晶須，其物相為二水硫酸鈣，其直徑在5?30 μ m，長(zhǎng)度在100?2000 μ m，長(zhǎng)徑比10?400。
[0015]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果如下:1)用磷石膏一步酸浸除雜制備硫酸鈣晶須，整個(gè)合成過(guò)程采用一步酸浸法完成，簡(jiǎn)化了現(xiàn)有技術(shù)的工藝流程，降低了能耗；2)磷石膏無(wú)需預(yù)處理除雜，直接酸浸，得到硫酸鈣晶須的同時(shí)與雜質(zhì)分離，磷石膏溶解率大，有利于大規(guī)模資源化利用磷石膏；3) —次反應(yīng)結(jié)束后，酸性廢液與洗滌濾液可以回收，配制成的回收稀酸，可替代稀鹽酸或稀硝酸再使用，節(jié)省成本，提高化學(xué)助劑的利用率；4)合成的硫酸鈣晶須純度和白度高，晶須長(zhǎng)徑比大，為肉眼可見(jiàn)的纖維狀晶須材料。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為實(shí)例I制備的硫酸鈣晶須的XRD圖。
[0017]圖2為實(shí)例I制備的硫酸鈣晶須的外觀照片。
[0018]圖3為實(shí)例I制備的硫酸鈣晶須的光學(xué)顯微鏡的照片。
[0019]圖4為實(shí)例2制備的硫酸鈣晶須的XRD圖。
[0020]圖5為實(shí)例2制備的硫酸鈣晶須的外觀照片。
[0021]圖6為實(shí)例2制備的硫酸鈣晶須的光學(xué)顯微鏡的照片。
[0022]圖7為實(shí)例3制備的硫酸鈣晶須的XRD圖。
[0023]圖8為實(shí)例3制備的硫酸鈣晶須的外觀照片。
[0024]圖9為實(shí)例3制備的硫酸鈣晶須的光學(xué)顯微鏡的照片。
[0025]圖10為實(shí)例4制備的硫酸鈣晶須的XRD圖。
[0026]圖11為實(shí)例4制備的硫酸鈣晶須的外觀照片。
[0027]圖12為實(shí)例4制備的硫酸鈣晶須的光學(xué)顯微鏡的照片。
[0028]圖13為實(shí)例5制備的硫酸鈣晶須的XRD圖。
[0029]圖14為實(shí)例5制備的硫酸鈣晶須的外觀照片。
[0030]圖15為實(shí)例5制備的硫酸鈣晶須的光學(xué)顯微鏡的照片。
[0031 ] 圖16為實(shí)例6制備的硫酸鈣晶須的XRD圖。
[0032]圖17為實(shí)例6制備的硫酸鈣晶須的外觀照片。
[0033]圖18為實(shí)例6制備的硫酸鈣晶須的光學(xué)顯微鏡的照片。
[0034]圖19為實(shí)例7制備的硫酸鈣晶須的XRD圖。
[0035]圖20為實(shí)例7制備的硫酸鈣晶須的外觀照片。
[0036]圖21為實(shí)例7制備的硫酸鈣晶須的光學(xué)顯微鏡的照片。
【具體實(shí)施方式】
[0037]本發(fā)明用磷石膏制備硫酸鈣晶須的方法，包括步驟如下:
[0038]I)取磷石膏原料破碎且粉磨成粒度為20?600目的磷石膏粉體；
[0039]2)將步驟I)的磷石膏粉體與稀酸按固液比為10Kg/m3?200Kg/m 3置于反應(yīng)器中攪拌均勻，再加熱溶解后過(guò)濾，分別得到酸性濾液和濾渣；
[0040]3)將步驟2)的酸性濾液進(jìn)行陳化處理，得到含有硫酸鈣晶須的酸性懸濁液，然后對(duì)該酸性懸濁液進(jìn)行過(guò)濾，得到硫酸鈣晶須濾渣和酸性廢液；其中的硫酸鈣晶須濾渣用工業(yè)用水沖洗，沖洗至其洗滌濾液的PH值呈中性，再在_15°C?90°C環(huán)境下干燥，得到所述硫酸鈣晶須。
[0041]上述步驟2)所用的稀酸，其質(zhì)量百分比濃度為1.0%?25.0%，加熱溶解的溫度為60°C?100°C，溶解時(shí)間為0.5h?1ho
[0042]所用的稀酸可以選用稀鹽酸、稀硝酸或回收稀酸中至少I(mǎi)種。
[0043]上述步驟3)中的陳化處理包括降溫和晶化處理；其中，降溫是將所述酸性濾液的溫度降至10°C?40°C ;晶化處理是隨所述酸性濾液溫度的降低逐步結(jié)晶析出硫酸鈣晶須，其晶化時(shí)間為2h?24h ；
[0044]其中，對(duì)酸性廢液和洗滌濾液還可以回收，