CN1314840C

CN1314840C - 在磷酸中制造石膏晶须的方法

Info

Publication number: CN1314840C
Application number: CNB2004100243480A
Authority: CN
Inventors: 陈学玺
Original assignee: Qingdao University of Science and Technology
Current assignee: Qingdao University of Science and Technology
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2024-06-14
Also published as: CN1584130A

Abstract

一种在磷酸中制造石膏晶须的方法。包括磷酸浸取液、石膏晶须悬浮液和石膏晶须的制取等步骤。磷酸浸取液的制取是使用过量的浓度为30～40%的磷酸与磷矿进行浸取化学反应，控制温度为50-95℃，经过2-4小时的反应，分出液相并加以过滤，得到含H₃PO₄ 3-4mol/L，Ca²⁺ 0.8-1.2mol/L的磷酸浸取液。石膏晶须悬浮液的制取是将磷酸浸取液逐渐加入浓度为30-35%的硫酸溶液中，在50～100℃的条件下搅拌反应120～150分钟。半水或无水石膏晶须的制取是将上述石膏晶须悬浮液过滤、用沸水洗涤后，在120～200℃的温度下干燥。本方法降低了晶须的生成温度和生产成本、缩短了生长时间。生产的石膏晶须性能优良。它可广泛应用于石膏晶须的生产中。

Description

在磷酸中制造石膏晶须的方法

技术领域

本发明属于石膏晶须制造技术领域，更明确地说涉及在磷酸中制造石膏晶须的方法的改进。

背景技术

石膏晶须是指直径为1-4微米，长度为10-200微米的棒状(无水、半水或二水)硫酸钙晶体。

目前，石膏晶须的生产方法主要有如下两种：

(1)水压热法将质量分数小于2％的二水石膏加到水压热器中、在饱和水蒸气的作用下，经过一定时间转化生成针状石膏晶体，然后过滤、烘干而成。由于投料固液比少，又使用加压设备，水压热法令石膏晶须的生产成本居高不下。因而实际上很难工业化。

(2)硫酸与可溶性钙盐反应法有用水溶性钙盐或钙离子与硫酸进行反应生成石膏晶须的。硫酸的使用，不仅增加了生产成本，加大对环境的污染，同时又使经济化大规模生产受到限制。

以往石膏晶须的制造方法，大部分以天然石膏为原料，在加压、100℃以上的操作状态下，经过较长的时间转化生成石膏晶须。生产速度慢、生产设备复杂。在以往的湿法磷酸制造过程中，加入硫酸与磷矿生成磷酸和磷石膏。副产物磷石膏中磷含量一般在1.5％以上，磷含量高于0.5％以上的磷石膏无论是作为化学原料、还是作为建筑材料，都受到许多限制。不少企业磷石膏已经堆积如山，成为社会公害。磷石膏问题已经成为技术难题，成为磷化工行业能否可持续发展的制约因素。

发明内容

本发明的目的，就在于克服上述缺点和不足，对湿法磷酸生产过程进行改造，使磷石膏中的磷含量降低到0.5％以下，能全面满足建筑行业对环保指标的要求；将磷石膏转变成石膏晶须，石膏晶须的力学性能和应用范围远远超过普通石膏；以磷酸或硫磷混酸为工作介质，降低晶须的生成温度、缩短生长时间，使晶须生长整齐，同时使石膏晶须的生产成本大幅度下降。

为了达到上述目的，本发明包括磷酸浸取液的制取步骤、石膏晶须悬浮液的制取步骤和半水或无水石膏晶须的制取步骤。磷酸浸取液的制取步骤是使用过量的浓度为30～40％的磷酸与磷矿进行浸取化学反应，控制温度为50-95℃，经过2-4小时的反应，分出液相并加以过滤，得到含H₃PO₄3-4mol/L，Ca²⁺0.8-1.2mol/L的磷酸浸取液。石膏晶须悬浮液的制取步骤是在搅拌作用下，将磷酸浸取液逐渐加入浓度为30-35％的硫酸溶液中，在50～100℃的条件下搅拌反应120～150分钟，生成石膏晶须悬浮在磷酸或硫磷混酸中。半水或无水石膏晶须的制取步骤是将上述石膏晶须悬浮液过滤、用沸水洗涤后，在120～200℃的温度下干燥而成。

上述磷酸浸取液的制取步骤是使用过量的浓度为35％的磷酸与磷矿进行浸取化学反应。使用过量的浓度为35％的磷酸反应速度快，生产效率高，生产成本也较低。

石膏晶须悬浮液的制取步骤是在搅拌作用下，将磷酸浸取液逐渐加入浓度为30-35％的硫酸溶液中，在90～95℃的条件下搅拌反应120～150分钟。90～95℃的反应条件同样可使石膏晶须悬浮液的制取速度快、效率高、成本低，效果好。

本发明以磷酸或硫磷混酸做介质，用硫酸、硫酸根离子和钙的化合物(如氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、氯化钙、硝酸钙)制造硫酸钙晶须；或在湿法磷酸生产过程中制造硫酸钙晶须。

本发明将磷矿的酸浸反应与磷石膏的生成反应分开进行。首先使用过量的磷酸与磷矿进行浸取化学反应，控制温度为50-95℃，经过2-4小时的反应，分出液相并加以过滤，得到含H₃PO₄3-4mol/L，Ca²⁺0.8-1.2mol/L的磷酸浸取液。在搅拌作用下，将磷酸浸取液逐渐加入20-40％的硫酸溶液中，生成石膏晶须悬浮在磷酸或硫磷混酸中。将石膏晶须滤出、洗涤、烘干，控制烘干温度，得到半水或无水石膏晶须，其中磷含量在0.5％以下。

本发明的另一种在磷酸中制造石膏晶须的方法，它包括磷酸浸取液的制取步骤、石膏晶须悬浮液的制取步骤和半水或无水石膏晶须的制取步骤。磷酸浸取液的制取步骤是使用过量的浓度为35％的磷酸与碳酸钙进行浸取化学反应，搅拌，分出液相并加以过滤，得到磷酸浸取液。石膏晶须悬浮液的制取步骤是在搅拌作用下，将磷酸浸取液逐渐加入浓度为35％的硫酸溶液中，在95℃的条件下搅拌反应120分钟，生成石膏晶须悬浮在磷酸或硫磷混酸中。半水或无水石膏晶须的制取步骤是将上述石膏晶须悬浮液过滤、用沸水洗涤后，在120℃的温度下干燥而成。

本发明可以降低晶须的生成温度、缩短生长时间，使晶须生长整齐，同时使石膏晶须的生产成本大幅度下降。与现有的湿法磷酸生产过程相比，本发明的生产过程只增加一道过滤工序和石膏烘干工序，就能生产出性能优良、外观雪白、用途广泛的石膏晶须，其力学性能远远超过普通石膏。其低廉的生产成本，是迄今为止任何生产方法都不能相比的。

具体实施方式

实施例1。一种在磷酸中制造石膏晶须的方法。它包括磷酸浸取液的制取步骤、石膏晶须悬浮液的制取步骤和半水或无水石膏晶须的制取等步骤。磷酸浸取液的制取步骤是使用过量的浓度为35％的磷酸与磷矿进行浸取化学反应，控制温度为95℃，经过2小时的反应，分出液相并加以过滤，得到含H₃PO₄3-4mol/L，Ca²⁺0.8-1.2mol/L的磷酸浸取液。石膏晶须悬浮液的制取步骤是在搅拌作用下，将磷酸浸取液逐渐加入浓度为32％的硫酸溶液中，在100℃的条件下搅拌反应120分钟，生成石膏晶须悬浮在磷酸或硫磷混酸中。半水或无水石膏晶须的制取步骤是将上述石膏晶须悬浮液过滤、用沸水洗涤后，在200℃的温度下干燥而成。

实施例2。一种在磷酸中制造石膏晶须的方法。它包括磷酸浸取液的制取步骤、石膏晶须悬浮液的制取步骤和半水或无水石膏晶须的制取等步骤。磷酸浸取液的制取步骤是使用过量的浓度为40％的磷酸与磷矿进行浸取化学反应，控制温度为50℃，经过3小时的反应，分出液相并加以过滤，得到含H₃PO₄3-4mol/L，Ca²⁺0.8-1.2mol/L的磷酸浸取液。石膏晶须悬浮液的制取步骤是在搅拌作用下，将磷酸浸取液逐渐加入浓度为35％的硫酸溶液中，在50℃的条件下搅拌反应130分钟，生成石膏晶须悬浮在磷酸或硫磷混酸中。半水石膏晶须的制取步骤是将上述石膏晶须悬浮液过滤、用沸水洗涤后，在120℃的温度下干燥而成。

实施例3。一种在磷酸中制造石膏晶须的方法。它包括磷酸浸取液的制取步骤、石膏晶须悬浮液的制取步骤和半水或无水石膏晶须的制取等步骤。磷酸浸取液的制取步骤是使用过量的浓度为30％的磷酸与磷矿进行浸取化学反应，控制温度为90℃，经过3小时的反应，分出液相并加以过滤，得到含H₃PO₄3-4mol/L，Ca²⁺0.8-1.2mol/L的磷酸浸取液。石膏晶须悬浮液的制取步骤是在搅拌作用下，将磷酸浸取液逐渐加入浓度为30％的硫酸溶液中，在90℃的条件下搅拌反应150分钟，生成石膏晶须悬浮在磷酸或硫磷混酸中。半水石膏晶须的制取步骤是将上述石膏晶须悬浮液过滤、用沸水洗涤后，在130℃的温度下干燥而成。

实施例4。一种在磷酸中制造石膏晶须的方法。它包括磷酸浸取液的制取步骤、石膏晶须悬浮液的制取步骤和半水或无水石膏晶须的制取等步骤。磷酸浸取液的制取步骤是使用过量的浓度为35％的磷酸与磷矿进行浸取化学反应，控制温度为90℃，经过2小时的反应，分出液相并加以过滤，得到含H₃PO₄3-4mol/L，Ca²⁺0.8-1.2mol/L的磷酸浸取液。石膏晶须悬浮液的制取步骤是在搅拌作用下，将磷酸浸取液逐渐加入浓度为30％的硫酸溶液中，在95℃的条件下搅拌反应60分钟，生成石膏晶须悬浮在磷酸或硫磷混酸中。半水或无水石膏晶须的制取步骤是将上述石膏晶须悬浮液过滤、用沸水洗涤后，在120℃的温度下干燥而成。实施例4降低了晶须的生成温度，大大缩短了其生长时间，提高了其生产效率，生产成本则大幅度下降。

实施例5。一种在磷酸中制造石膏晶须的方法。取35％的磷酸500毫升，加入碳酸钙50克，搅拌，溶解完毕，过滤；将滤液慢慢加入140毫升35％的硫酸中，在95℃的条件下搅拌反应120分钟，得到白色沉淀物，过滤，用沸水洗涤，在120℃时干燥，得半水石膏晶须70.0克。石膏晶须直径2-4μm，长度30-150μm。

实施例6。一种在磷酸中制造石膏晶须的方法。取P₂O₅ 31％、CaO 55％的国产磷矿25克，逐步投入300毫升35％的磷酸中，90℃下反应2小时之后，过滤；取澄清液体250毫升，其中Ca²⁺48克/升、H₃PO₄32％，逐步加入浓度为30％的100毫升硫酸中，在90℃的条件下搅拌反应2小时，得到白色沉淀物，过滤，用沸水洗涤，200℃干燥，得无水石膏晶须38克。石膏晶须直径2-4μm，长度50-200μm。

实施例7。一种在磷酸中制造石膏晶须的方法。取钙含量Ca²⁺36g/L、磷酸30％的溶液200毫升，加入60毫升30％的硫酸中，在50-100℃的条件下搅拌反应150分钟，得到白色沉淀物，过滤，用沸水洗涤，120℃干燥，得半水石膏晶须25克。石膏晶须直径2-4μm，长度30-200μm。

实施例1～7可以降低晶须的生成温度、缩短生长时间，使晶须生长整齐，使生产成本大幅度下降。本实施例生产的石膏晶须性能优良，其力学性能远远超过普通石膏。它有着广泛的用途：可作为塑料、尼龙、聚氨酯、橡胶等材料的增强组元，显著提高材料的抗张强度和弹性模量；在沥青中加入石膏晶须，可使沥青的软化温度提高10-20℃，大大提高沥青制品的性能和使用寿命；用于轻质建材、隔热材料、涂料、油漆、难燃纸张等方面，可以改善纸张的可塑性、透明性、阻燃性和印刷性；含石膏晶须的摩擦材料性能稳定，摩擦系数在100-200℃之间变化不大，可代替石棉生产新型摩擦材料。

Claims

1.一种在磷酸中制造石膏晶须的方法，它包括磷酸浸取液的制取步骤、石膏晶须悬浮液的制取步骤和半水或无水石膏晶须的制取步骤，其特征在于磷酸浸取液的制取步骤是使用过量的浓度为30～40％的磷酸与磷矿进行浸取化学反应，控制温度为50-95℃，经过2-4小时的反应，分出液相并加以过滤，得到含H₃PO₄ 3-4mol/L，Ca²⁺0.8-1.2mol/L的磷酸浸取液；石膏晶须悬浮液的制取步骤是在搅拌作用下，将磷酸浸取液逐渐加入浓度为30-35％的硫酸溶液中，在50～100℃的条件下搅拌反应120～150分钟，生成石膏晶须悬浮在磷酸或硫磷混酸中；半水或无水石膏晶须的制取步骤是将上述石膏晶须悬浮液过滤、用沸水洗涤后，在120～200℃的温度下干燥而成。

2.按照权利要求1所述的在磷酸中制造石膏晶须的方法，其特征在于所说的磷酸浸取液的制取步骤是使用过量的浓度为35％的磷酸与磷矿进行浸取化学反应。

3.按照权利要求1或2所述的在磷酸中制造石膏晶须的方法，其特征在于所述石膏晶须悬浮液的制取步骤的搅拌反应温度为90～95℃。

4.一种在磷酸中制造石膏晶须的方法，它包括磷酸浸取液的制取步骤、石膏晶须悬浮液的制取步骤和半水或无水石膏晶须的制取步骤，其特征在于磷酸浸取液的制取步骤是使用过量的浓度为35％的磷酸与碳酸钙进行浸取化学反应，搅拌，分出液相并加以过滤，得到磷酸浸取液；石膏晶须悬浮液的制取步骤是在搅拌作用下，将磷酸浸取液逐渐加入浓度为35％的硫酸溶液中，在95℃的条件下搅拌反应120分钟，生成石膏晶须悬浮在磷酸或硫磷混酸中；半水或无水石膏晶须的制取步骤是将上述石膏晶须悬浮液过滤、用沸水洗涤后，在120℃的温度下干燥而成。