CN104328481A - 一种利用磷尾矿及萃余磷酸制备石膏晶须的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用磷尾矿及萃余磷酸制备石膏晶须的方法的工艺方案为：取一定量一定粒度的尾矿粉，加入一定量蒸馏水配成具有一定含固量的尾矿浆，逐步加入萃余磷酸，在一定条件下反应，反应结束后过滤，向滤液中逐步加入一定浓度的硫酸，反应一定时间后过滤，滤饼经洗涤后置于干燥箱中烘干得到石膏晶须； 本发明有益效果，以萃余酸、磷尾矿等磷化工企业废弃物资源为原料，采用两步法工艺制备石膏晶须,在磷石膏晶体形成的时候便对其晶体生长形态进行控制，与传统石膏晶须制备工艺相比降低了生产成本，并在一定程度上解决了磷化工企业的环保难题，另外充分利用萃余酸及尾矿里面所含的镁资源。
Description
技术领域
本发明属于磷化工制造领域，具体涉及到一种硫酸钙晶须的制备工艺。
技术背景
CaSO4晶须又叫石膏晶须，是CaSO4纤维状单晶体，与石膏一样具有无水、半水和二水之分。石膏晶须可以增强聚合物力学性能、耐热性等诸多性能，在航空、航天以及众多民用工业领域有广泛的应用。而且石膏晶须作为增强材料使用具有尺寸稳定、强度高、韧性好，耐高温、抗化学腐蚀、易进行表面处理和橡胶塑料等聚合物的亲和力强等优点，可用中等强度的增强剂。添加到塑料橡胶中，可提高复合材料的抗拉强度、弯曲强度、弹性率和热变形温度等，可代替石棉添加到磨擦材料、建筑材料、保温材料中等，可作为增强填料用于树脂基复合材料、粘结剂等行业。
硫酸钙晶须的制备方法主要两种：第一种是水热合成法，此种方法是指将一定固液比的二水石膏或天然石膏加到水压热器中，在一定温度和压力下，经过一定时间后二水石膏转变为细小针状的半水或无水石膏晶体，再经晶型稳定化处理、过滤烘干而成；第二种是常压酸化法，此方法是指在一定温度和酸度条件下，高浓度的二水石膏悬浮液在酸性溶液中转变成为针状或纤维状的半水石膏晶须。
上述两种常用制备方法均采用的是已经形成结晶不规则的石膏作为原料进行制备，要实现控制石膏的重结晶后得到合格的石膏晶须，这无疑增加了晶须的生产成本。本专利所述的硫酸钙晶须制备方法克服了以上缺点，本方法遵循绿色化学的基本原理，以萃余酸、磷尾矿为原料，采用两步法工艺制备石膏晶须,在磷石膏晶体形成的时候便对其晶体生长形态进行控制，降低了生产成本，另外充分利用萃余酸及尾矿里面所含的镁资源，研究发现Mg2+可附着在硫酸钙晶须的表面，改变晶体各个面族的相对生长速率，使得硫酸钙晶核在某一方向上的表面能最高，从而抑制晶体在其他方向上的生长，使得生成的晶须直径更细、更长使得石膏晶须更规整、理想。
发明内容
本发明目的是研制完成一种硫酸钙晶须的制备工艺，它是以磷尾矿和萃余磷酸为原料，采用两步法工艺制备硫酸钙晶须。首先在一定条件下利用萃余磷酸萃取磷尾矿制备中间产物磷酸二氢钙溶液，溶液过滤酸不溶物后，向滤液中加入一定量一定浓度的硫酸，然后在一定条件下反应制备产品硫酸钙晶须。
具体的工艺方案为：取一定量一定粒度的尾矿粉，加入一定量蒸馏水配成具有一定含固量的尾矿浆，逐步加入萃余磷酸，在一定条件下反应，反应结束后过滤，向滤液中逐步加入一定浓度的硫酸，反应一定时间后过滤，滤饼经洗涤后置于干燥箱中烘干即得到石膏晶须；其中具体反应条件为，磷尾矿粉的粒度大小为100目～200目，尾矿浆含固量为20%～60%，加入萃余酸时反应温度控制为70℃～90℃，反应时间为1h～4h，搅拌速度200rpm～400rpm，pH值为1～3，反应结束后过滤，向滤液中加入3%～50%的硫酸溶液，控制反应温度为70℃～90℃，搅拌速度为100rpm～200rpm，反应时间为30 min～120min，反应结束后过滤，滤饼用蒸馏水洗涤后置于干燥箱中烘干得到石膏晶须，控制干燥温度为50℃～70℃，干燥时间1h～2h。
本发明的有益效果：以萃余酸、磷尾矿等磷化工企业废弃物资源为原料，采用两步法工艺制备石膏晶须,在磷石膏晶体形成的时候便对其晶体生长形态进行控制，与传统石膏晶须制备工艺相比降低了生产成本，并在一定程度上解决了磷化工企业的环保难题，另外充分利用萃余酸及尾矿里面所含的镁资源，研究发现Mg2+可附着在硫酸钙晶须的表面，改变晶体各个面族的相对生长速率，使得硫酸钙晶核在某一方向上的表面能最高，从而抑制晶体在其他方向上的生长，使得生成的晶须直径更细、更长，使得制备的石膏晶须晶型更规整、理想。
具体实施方式
实施例1
取100g粒度大小为100目的磷尾矿粉，加水配成含固量为30%的尾矿浆，逐步加入萃余磷酸并控制pH值为1.5，反应温度为90℃，搅拌速度为300rpm，反应时间4h，反应结束后过滤，向滤液中缓慢加入540g质量分数为5%的硫酸溶液，控制反应温度90℃，反应时间60min，搅拌速度120rpm，反应结束后过滤，滤饼每次用200ml蒸馏水洗涤2次后置于干燥箱中，在60℃干燥2h得产品硫酸钙晶须，经检测产品纯度99%，平均长度150μm，平均直径3μm。
实施例2
取100g粒度大小为100目的磷尾矿粉，加水配成含固量为20%的尾矿浆，逐步加入萃余磷酸并控制pH值为2，反应温度为80℃，搅拌速度为300rpm，反应时间3h，反应结束后过滤，向滤液中缓慢加入540g质量分数为10%的硫酸溶液，控制反应温度90℃，反应时间60min，搅拌速度150rpm，反应结束后过滤，滤饼每次用200ml蒸馏水洗涤2次后置于干燥箱中，在60℃干燥2h得产品硫酸钙晶须，经检测产品纯度98.8%，平均长度120μm，平均直径2μm。
实施例3
取100g粒度大小为200目的磷尾矿粉，加水配成含固量为50%的尾矿浆，逐步加入萃余磷酸并控制pH值为3，反应温度为70℃，搅拌速度为200rpm，反应时间2h，反应结束后过滤，向滤液中缓慢加入540g质量分数为20%的硫酸溶液，控制反应温度90℃，反应时间60min，搅拌速度200rpm，反应结束后过滤，滤饼每次用200ml蒸馏水洗涤2次后置于干燥箱中，在60℃干燥2h得产品硫酸钙晶须，经检测产品纯度98.2%，平均长度80μm，平均直径3μm。
实施例4
取100g粒度大小为200目的磷尾矿粉，加水配成含固量为50%的尾矿浆，逐步加入萃余磷酸并控制pH值为1.5，反应温度为90℃，搅拌速度为300rpm，反应时间4h，反应结束后过滤，向滤液中缓慢加入540g质量分数为50%的硫酸溶液，控制反应温度90℃，反应时间60min，搅拌速度120rpm，反应结束后过滤，滤饼每次用200ml蒸馏水洗涤2次后置于干燥箱中，在60℃干燥2h得产品硫酸钙晶须，经检测产品纯度99%，平均长度110μm，平均直径4μm
说明：文中凡具体涉及浓度单位，仅有百分数，是指质量百分浓度。
Claims (1)
1. 一种利用磷尾矿及萃余磷酸制备石膏晶须的方法，其特征是工艺方案为：取一定量一定粒度的尾矿粉，加入一定量蒸馏水配成具有一定含固量的尾矿浆，逐步加入萃余磷酸，在一定条件下反应，反应结束后过滤，向滤液中逐步加入一定浓度的硫酸，反应一定时间后过滤，滤饼经洗涤后置于干燥箱中烘干即得到石膏晶须；其中具体反应条件为，磷尾矿粉的粒度大小为100目～200目，尾矿浆含固量为20%～60%，加入萃余酸时反应温度控制为70℃～90℃，反应时间为1h～4h，搅拌速度200rpm～400rpm，pH值为1～3，反应结束后过滤，向滤液中加入3%～50%的硫酸溶液，控制反应温度为70℃～90℃，搅拌速度为100 rpm～200rpm，反应时间为30 min～120min，反应结束后过滤，滤饼用蒸馏水洗涤后置于干燥箱中烘干得到石膏晶须，控制干燥温度为50℃～70℃，干燥时间1h～2h。
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