CN106480507A - 一种磷石膏制备低成本半水硫酸钙晶须的新工艺 - Google Patents

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Abstract

一种磷石膏制备低成本半水硫酸钙晶须的新工艺，包括如下步骤：(1)采用浮选脱硅技术去除磷石膏中的石英和部分杂质，提高磷石膏中二水硫酸钙含量≥92.0%；在步骤（1）得到的提质磷石膏中加入其重量0.5～2.0%分散剂，混匀后粉磨5～30min，均化处理制备成固体含量5～12%备用；（3）向磷石膏浆料中添加其重量0.1～5.0%转晶剂和1%硫酸或盐酸，搅拌均匀，转入压力反应釜中；（4）石膏晶须转化：设置转化温度120～140℃，反应保温时间2.0h，待反应完全后，快速过滤，脱水，大于80℃温度干燥，即得半水硫酸钙晶须。工艺简单，成本低，所得硫酸钙晶须直径细小，长径比高，形貌完整均匀。

Description

一种磷石膏制备低成本半水硫酸钙晶须的新工艺
技术领域
本发明涉及一种磷石膏制备低成本半水硫酸钙晶须的新工艺。
背景技术领
磷石膏是湿法生产磷酸过程中的副产物。随着国内外对高浓度磷复肥需求的不断增长，促进了湿法磷酸工业的发展，也产生了更多的磷石膏。因此，对磷石膏的资源化综合利用具有很重要的资源和环境意义。
硫酸钙晶须，别名石膏晶须，又称石膏纤维，白色蓬松状固体，是指一定条件下以单晶形式生长的形状类似短纤维的须状单晶体，其强度接近材料原子间价健的理论强度。其主要性质如下：（1）具有优良的力学性质：其断面多为六角形、斜方形、三角形或薄带形，不同于玻璃纤维等的圆形断面，大大增加了长径比，能满足增加塑料、防火板材长径比（30－100）的要求；抗张强度为玻璃纤维的5－10倍；温度升高时不分解软化，强度几乎无损失，可应用于防火材料；无疲劳效应，被磨成粉未、切断后，强度也不受损失。（2）具有很好的稳定性和相容性，优良平滑性，再生性能好。（3）毒性低：与其他晶须相比，毒性最低。（4）成本低：硫酸钙晶须国内市场价格为6－12元/kg，仅为碳化硅晶须的1/300－1/200。在建筑、医药、塑料、橡胶和环境保护领域都有重要的用途，目前较多地用作复合材料增强组元。
公开号为CN102115142A 中国发明专利，公开了一种工业硫酸钙的制备方法。该方法以磷石膏为原料，先水洗去除可溶性杂质，再利用过量盐酸去除不溶性磷酸盐和其他不溶性杂质，最后过滤分离得到提纯后的工业硫酸钙。此方法需要使用过量的盐酸去除磷石膏中的二氧化硅，以提高磷石膏中二水硫酸钙的含量。公开号为CN104562180A 中国发明专利，公开了一种用磷石膏制备硫酸钙晶须的方法。该方法以磷石膏矿粉与稀酸，在一定温度下反应，将磷石膏中的二水硫酸钙完全溶于稀酸中，再通过降温使二水硫酸钙重结晶的方法制备硫酸钙晶须。该方法需要大量酸浸出，对设备腐蚀严重，晶化反应时间长，同时后续获得的产品pH 较低需要大量的工艺水进行洗涤，对环境影响较大。
综上所述，前人在磷石膏制备硫酸钙晶须方面做出了卓有成效的工作，但尚存工艺复杂、晶须产品不稳定、生产成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种磷石膏制备低成本半水硫酸钙晶须的新工艺，以解决现有技术中存在的问题。
技术方案：
一种磷石膏制备低成本半水硫酸钙晶须的新工艺，包括如下步骤：
（1），利用磷石膏中石英和部分杂质具有可浮性的特点，采用浮选脱硅技术去除磷石膏中的石英和部分杂质，提高磷石膏中二水硫酸钙含量≥92.0%；
（2），在步骤（1）得到的提质磷石膏中加其重量0.5～2.0%分散剂，混匀后粉磨5～30min，均化处理制备成固体含量5～12%浆料备用；作为优选，均化处理制备成固体含量10%浆料；所述分散剂为工业级焦磷酸纳、六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺或木质素黄酸钠中的一种或几种混合。
（3），向步骤（2）制得到磷石膏浆料中添加此浆料重量0.1～5.0%转晶剂和1%工业级硫酸或盐酸，并调pH值2～5，搅拌至物料均匀，然后转入压力反应釜中；
（4）石膏晶须转化：设置转化温度120～140℃，反应保温时间2.0h，待反应完全后，快速过滤，脱水，大于80℃温度干燥，即得半水硫酸钙晶须。其中滤液含有转晶剂和硫酸，返回步骤（2）中继续循环使用。
所述转晶剂为无机盐或有机添加剂，其中：无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化锌、氯化镁、硫酸钠、硫酸钾、硫酸锌、硫酸镁、硫酸铝、磷酸钠、磷酸钾、磷酸锌、磷酸镁和磷酸铝中一种或多种的组合；有机添加剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基硫酸钠、油酸和油酸钠中的一种或多种的组合；前述作为转晶剂的无机盐或有机添加剂均为工业级商品原料。
用上述方法制得的半水硫酸钙晶须，半水硫酸钙含量≥92.00%（wt%），白度大于92%，松散密度:0.1～0.3g/cm3，晶须长度：20～500um，晶须直径：1～4um，长径比10～100。本发明制备半水硫酸钙晶须最大的特点是工艺简单，生产成本低，所制备硫酸钙晶须具有直径细小，长径比高，形貌完整均匀。可作为对白度要求不是特别苛刻的沥青、塑料、橡胶、刹车片和陶瓷等行业的增强材料添加剂，具有广阔的应用前景。
本发明的技术优势：采用石膏粉磨均化处理技术，增加了石膏转化率。通过对比采用均化技术和未采用均匀技术的半水石膏晶须SEM图谱，结果说明，采用本技术解决石膏晶须制备过程中晶须不均匀的技术问题，本技术具有成本低和浆料均匀特点。
附图说明
图1为磷石膏制备半水硫酸晶须工艺流程图。
具体实施方式
实例1是未经过均化处理的磷石膏制备半水石膏晶须：
工艺步骤如下：
（1）采用普通浮选脱硅技术去除磷石膏中的石英和部分杂质，提高磷石膏中二水硫酸钙含量≥92.0%。
（2）将提质的磷石膏与水配制固体质量浓度为5％料浆，加入浆料重量0.5%硫酸镁和1%的硫酸，在120℃～ 140℃条件下进行水热反应2.0h，待反应完全后，快速过滤，脱水，干燥，即得半水硫酸钙晶须。结果表明，未经过均化处理的磷石膏制备半水石膏晶须，晶须产品中有未反应的杂质和斑点，晶须形貌也不均匀，严重影响半水石膏晶须产品质量。
实例2未经过均化处理的磷石膏制备半水石膏晶须：
工艺步骤如下：
（1）采用普通浮选脱硅技术去除磷石膏中的石英和部分杂质，提高磷石膏中二水硫酸钙含量≥92.0%。
（2）将提质的磷石膏与水配制固体质量浓度为12％料浆，加入按其重量计1.5%硫酸铝和1%的硫酸，在120℃～140℃条件下进行水热反应2.0h，待反应完全后，快速过滤，脱水，干燥，即得半水硫酸钙晶须。结果表明，未经过均化处理的磷石膏制备半水石膏晶须，晶须产品中有未反应的杂质和斑点，晶须形貌也不均匀，严重影响半水石膏晶须产品质量。
实例3经过均化处理的磷石膏制备半水石膏晶须：
工艺步骤如下：
（1）采用普通浮选脱硅技术去除磷石膏中的石英和部分杂质，提高磷石膏中二水硫酸钙含量≥92.0%。
（2）将提质磷石膏经过粉磨10min均化处理制备成固体含量8%料浆，备用；
（3）将固体质量浓度为8％料浆加入按其重量计2.0%硫酸铁和1%的硫酸，在120℃～140℃条件下进行水热反应2.0h，待反应完全后，快速过滤，脱水，干燥，即得半水硫酸钙晶须。结果表明，经过均化处理的磷石膏制备半水石膏晶须，晶须产品形貌均匀，未见斑点杂质，解决晶须产品生产过程中均化问题。
实例4经过均化处理的磷石膏制备半水石膏晶须：
工艺步骤如下：
（1）采用普通浮选脱硅技术去除磷石膏中的石英和部分杂质，提高磷石膏中二水硫酸钙含量≥92.0%。
（2）将提质磷石膏经过粉磨30min均化处理制备成固体含量10%料浆，备用；
（3）将固体质量浓度为10％料浆加入其重量计4.0%磷酸铝和1%的硫酸，在120℃～140℃条件下进行水热反应2.0h，待反应完全后，快速过滤，脱水，干燥，即得半水硫酸钙晶须。结果表明，经过均化处理的磷石膏制备半水石膏晶须，晶须产品形貌均匀，未见斑点杂质，解决晶须产品生产过程中均化问题。
实例5经过均化处理的磷石膏制备半水石膏晶须：
工艺步骤如下：
（1）采用普通浮选脱硅技术去除磷石膏中的石英和部分杂质，提高磷石膏中二水硫酸钙含量≥92.0%。
（2）将提质磷石膏经过粉磨5min均化处理制备成固体含量6%料浆，备用；
（3）将固体质量浓度为6％料浆加入其重量计1.5%硫酸镁和1%硫酸，在120℃～140℃条件下进行水热反应2.0h，待反应完全后，快速过滤，脱水，干燥，即得半水硫酸钙晶须。结果表明，经过均化处理的磷石膏制备半水石膏晶须，晶须产品形貌均匀，未见斑点杂质，解决晶须产品生产过程中均化问题。

Claims (6)

1.一种磷石膏制备低成本半水硫酸钙晶须的新工艺，其特征在于包括如下步骤：
（1）利用磷石膏中石英和部分杂质具有可浮性的特点，采用浮选脱硅技术去除磷石膏中的石英和部分杂质，提高磷石膏中二水硫酸钙含量≥92.0%；
（2）在步骤（1）得到的提质磷石膏中加入其重量0.5～2.0%分散剂，混匀后粉磨5～30min，均化处理制备成固体含量5～12%备用；
（3）向步骤（2）制得到磷石膏浆料中添加此浆料重量0.1～5.0%转晶剂和1%工业级硫酸或盐酸，并调pH值2～5，搅拌至物料均匀，然后转入压力反应釜中；
（4）石膏晶须转化：设置转化温度120～140℃，反应保温时间2.0h，待反应完全后，快速过滤，脱水，大于80℃温度干燥，即得半水硫酸钙晶须。
2.根据权利要求1所述的一种磷石膏制备低成本半水硫酸钙晶须的新工艺，其特征在于作为转晶剂的无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化锌、氯化镁、硫酸钠、硫酸钾、硫酸锌、硫酸镁、硫酸铝、磷酸钠、磷酸钾、磷酸锌、磷酸镁和磷酸铝中一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种磷石膏制备低成本半水硫酸钙晶须的新工艺，其特征在于作为转晶剂的有机添加剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基硫酸钠、油酸和油酸钠中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种磷石膏制备低成本半水硫酸钙晶须的新工艺，其特征在于前述作为转晶剂的无机盐或有机添加剂均为工业级商品原料。
5.根据权利要求1所述的一种磷石膏制备低成本半水硫酸钙晶须的新工艺，其特征在于步骤（2）中均化处理制备成固体含量10%浆料。
6.根据权利要求1所述的一种磷石膏制备低成本半水硫酸钙晶须的新工艺，其特征在于步骤（4）过滤得到的滤液返回至步骤（2）中，继续循环使用。
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