[发明专利]一种常压下净化磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法

说明书

本发明公开了一种常压下净化磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，涉及半水硫酸钙晶须制备技术领域。所述方法先将磷石膏经浮选脱除硅、有机质等杂质，得到净化磷石膏；再将净化磷石膏和硫酸‑磷酸混合溶液配成进化磷石膏质量浓度为30～40％的料浆；然后将料浆在90℃～110℃条件下进行水热反应转晶，在常压下反应0.5～2h，得到转晶料浆；将转晶料浆进行过滤、洗涤、干燥后，得到半水硫酸钙晶须产品。本发明工艺简单，生产成本低，可与现有湿法磷酸生产工艺相结合，所制备的半水硫酸钙晶须具有直径细小、长径比高，还具有生产时间短，转化效率高，反应条件温和，无需高压反应设施，硫酸‑磷酸混合溶液可循环再利用等优点，具有显著的社会、经济及环保效益。

技术领域

本发明涉及半水硫酸钙晶须制备技术领域，具体涉及一种常压下净化磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法。

背景技术

磷石膏是湿法磷酸生产中的副产物，通常生产1吨磷酸(以100％P₂O₅计)会产生4.8～5吨磷石膏。磷酸是制备各类磷复肥的基础原料，随着磷复肥需求的不断增长，磷酸的产能在不断提高，随之磷石膏的产量也越来越大，但磷石膏的综合利用率低。磷石膏的主要成分是二水硫酸钙，其中含磷、铁、铝、硅等有害杂质，还含有少了有机质，pH值4～5，这些杂质和有机质的存在严重制约了磷石膏的使用，然而长期堆积处理不仅浪费大量土地，其中的有害物质还会对环境造成污染。

半水硫酸钙晶须是以石膏、石灰石、方解石等为主要原料，通过一定的工艺控制，以单晶形式生长，形成的一种细小纤维状亚纳米材料，具有强度高、耐磨耗、耐腐蚀、无毒、易与聚合物复合等优点，在建材、塑料、树脂、橡胶、造纸、沥青等行业有着广泛的运用。磷石膏中二水硫酸钙含量高，如能加以净化，将是制备半水硫酸钙晶须的理想原料。

专利CN106480507A公开了一种磷石膏制备低成本半水硫酸钙晶须的新工艺，该工艺是以浮选磷石膏为原料，粉磨混匀后的原料加水调浆，加入一定量的转晶剂和工业级硫酸或盐酸，在120～140℃压力反应釜中反应保温时间2h，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，返回步骤中继续循环使用。该工艺反应温度高，需要添加转晶剂，在高温下盐酸对设备腐蚀严重。

专利CN105350066A公开了一种磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，该方法是采用浮选脱硅磷石膏为原料，通过锻烧、洗涤活化、水压热工艺制备半水硫酸钙晶须。该方法工艺流程复杂，原料需进行煅烧，成本较高。

专利CN110747503A公开了一种常压下微波辐照磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，该方法是以微波辐照取代水浴、油浴、蒸压等常规加热方式，利用磷石膏中存在的高介电常数杂质及醇水溶液中的醇、水吸收电磁波，常压下以磷石膏为原料在醇水-硫酸盐溶液中制备半水硫酸钙晶须。该方法获得的产品稳定性差，纯度不够高。

专利CN110541188A公开了一种利用二水硫酸钙制备高长径比半水硫酸钙晶须的方法，将二水硫酸钙与碱液混合后进行细磨，同时使杂质元素与碱液充分反应转入液相，再取固相进行酸浸除杂，脱除碳酸盐、氧化物等；反应后再取固相加入氧化剂，脱除有机质，得到纯净的二水硫酸钙后，再通过水热反应，加入晶型调控剂，将二水硫酸钙转化为半水硫酸钙晶须浆料，再经过滤干燥得到半水硫酸钙晶须。通过对原料二水硫酸钙进行物理、化学脱除原料中的无机、有机杂质，使得得到的半水硫酸钙纯度高、长径比大，以此提高产品的附加值。该方法工序多，工艺流程复杂。

综上所述，前人在磷石膏制备半水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

本发明的目的在于提供一种常压下净化磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，解决现有技术中磷石膏除杂工序复杂、晶须转化过程需添加转晶剂导致的生产成本高的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种常压下净化磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于包括如下步骤：