[发明专利]盐酸分解高镁磷尾矿制备硫酸钙晶须的方法

说明书

本发明涉及一种利用盐酸分解高镁磷尾矿制备硫酸钙晶须的方法，主要解决现有石膏晶须长径比短、产率低、在非高压条件下不易生产、不经预处理难以成功制备等不足以及磷尾矿再利用难的问题。本发明首先将高镁磷尾矿与盐酸反应得到酸解液，然后在油浴、常压条件下使酸解液与硫酸反应并自然冷却得到了长径比达40‑100的石膏晶须，由此实现了磷尾矿的二次利用，极大地节省了资源。

技术领域

本发明涉及磷矿开发技术领域，具体涉及一种利用盐酸分解高镁磷尾矿制备硫酸钙晶须的方法。

背景技术

高镁磷尾矿是指磷矿原矿经药剂浮选后产生的较难再利用的磷尾矿，其中依然含有可利用、有较高经济价值的磷和镁元素。磷尾矿的产量较大而且呈现逐年递增的趋势，由于其利用价值较低且处理困难，通常只能堆积储存，这种处理方式不仅会占用大量的土地造成资源的浪费，而且还会造成环境污染，不利于企业的长久发展。因此，综合开发利用磷尾矿中的有用成分不仅能产生经济效益，而且对实施生态环境保护和资源可持续利用有现实的社会意义。

石膏晶须是指半水或无水硫酸钙的纤维状单晶体，其具有固定的横截面形状、完整的外形、完善的内部结构、高达5-1000的长径比，是一种性能优良、价格低廉的新型功能材料。石膏晶须作为一种高价值的工业材料，具有极高的抗拉强度和弹性模量，可作为树脂、橡胶、涂料、造纸行业的增强剂或功能型填料，也可用于摩擦材料、建筑材料、密封材料、保温及阻燃材料等，有极为广阔的发展前景。

现有技术制备石膏晶须的方法主要包括常压酸化法和水压热法两种。常压酸化法是指在室温和酸性条件下使高浓度的二水石膏悬浮液转变为针状半水硫酸钙晶须，而水压热法是指将含量小于2％的二水石膏悬浮液加到水压热容器中，在饱和蒸汽压下使二水石膏转化为针状半水石膏，再经晶型稳定化处理得到半水硫酸钙晶须。水压热法是以高压釜为反应设备，在较高的温度和压力下使其转化为结晶，该过程能耗较大；而常压酸化法不需要压热器，制备工艺简单，但是由于反应体系中酸的用量很大且通常具有强酸性，对反应设备腐蚀严重导致工业化生产困难，并且采用该方法制备的磷石膏晶须长径比短、产率低，在非高压条件下不易生产，不经预处理难以成功。因此，如果能开发一种在常温常压下制备性能良好的石膏晶须且生产过程不具腐蚀性、绿色环保的方法具有重要的社会价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有石膏晶须制备方法存在的上述不足以及磷尾矿再利用难度大的问题，提供一种利用盐酸分解高镁磷尾矿制备硫酸钙晶须的方法。该方法以固体废弃物高镁磷尾矿为原料，在常温下即可制备出长径比高达40-100的石膏晶须，不仅实现了磷尾矿的综合利用，而且工艺简单产量大，有助于磷矿行业健康可持续发展。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

利用盐酸分解高镁磷尾矿制备硫酸钙晶须的方法，包括以下步骤：首先将高镁磷尾矿与盐酸溶液混合均匀，加热反应，固液分离得到硅渣和酸解液；然后加热酸解液，向其中加入稀硫酸并保温反应，最后冷却并固液分离得到石膏晶须。

上述方案中，所述高镁磷尾矿为磷矿浮选尾矿，其中P₂O₅含量为3.0％-8.0％，MgO含量为13.0％-20％，CaO含量为30.0％-35.0％。

上述方案中，高镁磷尾矿与盐酸溶液混合时的质量比为1.5-3.0:1，盐酸溶液的质量分数为30％-36％。

上述方案中，高镁磷尾矿与盐酸溶液混合后加热至50-60℃，以400-500r/min的转速搅拌30-50min，反应完成后趁热过滤并水洗得到硅渣，将滤液和洗涤液合并得到酸解液。

上述方案中，酸解液与稀硫酸混合时的质量比为1:0.6-1，稀硫酸的质量分数为4％-10％。

上述方案中，首先以50-200r/min的搅拌速度将酸解液加热至80-100℃，再加入稀硫酸反应10-40min，停止加热和搅拌使反应液自然冷却，经过滤、洗涤、干燥得到石膏晶须。