磷石膏利用液相生長(zhǎng)法制備硫酸鈣晶須的研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著磷化工企業(yè)的迅速發(fā)展，濕法磷酸工藝中不斷產(chǎn)生大量的固體廢棄物——磷石膏。由于磷石膏中含有多種雜質(zhì)，露天堆放會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題。利用磷石膏替代天然石膏制備硫酸鈣晶須，不僅彌補(bǔ)了天然石膏不可再生的缺陷，還為磷石膏應(yīng)用于附加值高、中高檔型材料方面開(kāi)拓了新領(lǐng)域。硫酸鈣晶須具有高模量、高強(qiáng)度、耐高溫、耐酸堿等特點(diǎn)，是一種性能優(yōu)良的新型晶體材料。較高的性價(jià)比促使其具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和良好的應(yīng)用前景。本文主要研究磷石膏制備硫酸鈣晶須，

2、探討了體系最佳反應(yīng)制度、雜質(zhì)對(duì)硫酸鈣晶須的影響和晶型助長(zhǎng)劑類型的選擇及最佳摻量的確定、硫酸鈣晶須的表面改性。
　　以預(yù)處理后的磷石膏為原料，氯化鎂為晶型助長(zhǎng)劑，天然石膏作晶種，采用液相生長(zhǎng)法制備硫酸鈣晶須，分別考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、料漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)、晶種摻量、系統(tǒng)攪拌速度對(duì)晶須性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最佳反應(yīng)制度工藝參數(shù)：反應(yīng)溫度130℃，反應(yīng)時(shí)間4.0h，料漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5％，晶種摻量9.0%，系統(tǒng)攪拌速度100r/min。該

3、條件下制備出的硫酸鈣晶須的平均長(zhǎng)徑比為112.65。
　　由于磷石膏雜質(zhì)種類較多、成分復(fù)雜，本課題在最佳反應(yīng)制度研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)外摻模擬法逐一研究了磷石膏中雜質(zhì)對(duì)硫酸鈣晶須的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，磷酸對(duì)硫酸鈣晶須具有明顯的抑制作用，隨著摻量的增加，晶須的長(zhǎng)度、長(zhǎng)徑比均減小。磷酸摻量4.4%時(shí)，硫酸鈣晶須的平均長(zhǎng)徑比6.92。氫氟酸對(duì)硫酸鈣晶須長(zhǎng)度影響較小，但對(duì)直徑有顯著的粗化作用，導(dǎo)致晶須的長(zhǎng)徑比減小。氫氟酸摻量1.5%時(shí)，硫酸鈣

4、晶須的平均長(zhǎng)徑比7.71。有機(jī)物以物理吸附為主、化學(xué)吸附為輔相結(jié)合的方式吸附在晶須表面，從而抑制晶須的生長(zhǎng)。有機(jī)物摻量1.6%時(shí)，硫酸鈣晶須的平均長(zhǎng)徑比17.64。
　　晶型助長(zhǎng)劑對(duì)硫酸鈣晶須的生長(zhǎng)具有誘導(dǎo)、促進(jìn)作用。在最佳工藝制度的基礎(chǔ)上，分別研究鐵鹽、鎂鹽與十二烷基鹽的復(fù)配型助長(zhǎng)劑對(duì)硫酸鈣晶須性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，十二烷基鐵鹽復(fù)配型助長(zhǎng)劑對(duì)硫酸鈣晶須的促進(jìn)效果依次分別為：FX-3>FX-2>FX-5>FX-6>FX-4>F

5、X-1，其中FX-3型助長(zhǎng)劑對(duì)晶須生長(zhǎng)發(fā)育促進(jìn)效果最佳，此時(shí)晶須的平均長(zhǎng)徑比139.50。十二烷基鎂鹽復(fù)配型助長(zhǎng)劑對(duì)硫酸鈣晶須促進(jìn)效果依次分別為：MX-3>MX-2>MX-1>MX-6>MX-4>MX-5，其中MX-3型助長(zhǎng)劑對(duì)晶須的生長(zhǎng)發(fā)育促進(jìn)效果最佳，此時(shí)晶須的平均長(zhǎng)徑比140.12。隨著FX-3型、MX-3型助長(zhǎng)劑摻量的增加，晶須長(zhǎng)度、長(zhǎng)徑比均先增加后減小。在反應(yīng)體系中，這兩種晶型助長(zhǎng)劑的最佳摻量分別均是1.0%。
　　硅酸