一种用磷石膏制备硫酸钙晶须的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用磷石膏制备硫酸钙晶须的方法，属于工业固体废弃物资源化利用、无机非金属材料和环境保护的技术领域。
【背景技术】
[0002]磷石膏是在生产磷酸过程中排放的以CaSO4.2Η20为主要成分的固体废弃物，并含有磷酸盐、氟化物、其他硫酸盐和有机质等。每生产I吨磷酸大约产生5吨磷石膏，中国磷石膏的贮存量高达10多亿吨。磷石膏的大量堆存，不仅占用土地，而且对环境造成不同程度的污染。因此，磷石膏的资源化利用具有很重要的资源和环境意义。
[0003]硫酸钙晶须以单晶形式生长，具有均匀的横截面积、完整的外形、完善的内部结构，呈针状、纤维状单晶体。因其具有补强、耐酸碱、抗腐蚀、易于加工、无毒无害等优良理化性能，故广泛应用于树脂、塑料、橡胶、涂料、造纸、沥青、摩擦和密封材料中作为补强增韧剂或功能性填料，也可直接作为过滤材料、保温隔热材料等。硫酸钙晶须的平均直径为I?8 μ m，平均长度为30?200 μ m。
[0004]公开号为CN101311355A的中国发明专利，公开了一种硫酸钙晶须的制备方法。该方法利用强碱调节磷石膏浆料的PH值为碱性，在温度为90?200°C下搅拌处理20?30min，过滤得到的滤渣为第一中间产物；第一中间产物配制成一定浓度的浆液，在硝酸镁存在的情况下，在100?200°C的温度下搅拌处理20?30min，保持80?150°C的温度下过滤得到的滤液为第二中间产物，第二中间产物冷却析晶得到产物硫酸钙晶须。该方法工艺复杂，生产效率较低，且需要添加晶型控制剂。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，最后过滤分离得到含有硫酸钙和其他硫酸盐的滤渣，将其干燥、粉碎获得工业硫酸钙。该方法得到的硫酸钙纯度低，难以广泛应用。
【发明内容】
[0005]为了解决上述现有技术中存在的磷石膏制备硫酸钙晶须难除杂、工艺路线复杂等缺陷，本发明的目的是提供一种工艺简单、一步除杂，用磷石膏制备硫酸钙晶须的方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种用磷石膏制备硫酸钙晶须的方法，包括步骤如下:
[0007]I)取磷石膏原料破碎且粉磨，获得粒度为20?600目的磷石膏粉体；
[0008]2)将步骤I)的磷石膏粉体与稀酸按固液比为10Kg/m3?200Kg/m 3置于反应器中搅拌均匀，再加热溶解后过滤，分别得到酸性滤液和滤渣；
[0009]3)将步骤2)得到的酸性滤液进行陈化处理，得到含有硫酸钙晶须的酸性悬浊液；然后对该酸性悬浊液进行过滤，得到硫酸钙晶须滤渣和酸性废液；其中的硫酸钙晶须滤渣用工业用水冲洗，冲洗至其洗涤滤液的pH值为中性，再在-15°C?90°C环境下干燥，得到所述硫酸钙晶须。
[0010]上述步骤2)中所用稀酸的质量百分比浓度为1.0%?25.0%，加热溶解的温度为60。。?120°C，溶解时间为0.5h?8ho
[0011]上述的稀酸可选用稀盐酸、稀硝酸或回收稀酸中至少I种。
[0012]上述回收稀酸的配制步骤为:A)将酸性悬浊液过滤后的酸性废液和冲洗后pH值为中性的洗涤滤液以1:1?4:1的体积比搅拌成混合液；B)将该混合液按体积比为10:1?40:1加入盐酸或/和硝酸配制成上述的回收稀酸；该回收稀酸的质量百分比浓度与上述的稀盐酸或稀硝酸的质量百分比浓度相同。
[0013]上述步骤3)中的陈化处理包括降温和晶化处理；其中，降温是将步骤2)的酸性滤液的温度降至10°c?40°C;晶化处理是随所述酸性滤液温度的降低逐步结晶析出硫酸钙晶须，其晶化时间为2h?24h。
[0014]用上述方法制备的硫酸钙晶须，其物相为二水硫酸钙，其直径在5?30 μ m，长度在100?2000 μ m，长径比10?400。
[0015]由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下:1)用磷石膏一步酸浸除杂制备硫酸钙晶须，整个合成过程采用一步酸浸法完成，简化了现有技术的工艺流程，降低了能耗；2)磷石膏无需预处理除杂，直接酸浸，得到硫酸钙晶须的同时与杂质分离，磷石膏溶解率大，有利于大规模资源化利用磷石膏；3) —次反应结束后，酸性废液与洗涤滤液可以回收，配制成的回收稀酸，可替代稀盐酸或稀硝酸再使用，节省成本，提高化学助剂的利用率；4)合成的硫酸钙晶须纯度和白度高，晶须长径比大，为肉眼可见的纤维状晶须材料。
【附图说明】
[0016]图1为实例I制备的硫酸钙晶须的XRD图。
[0017]图2为实例I制备的硫酸钙晶须的外观照片。
[0018]图3为实例I制备的硫酸钙晶须的光学显微镜的照片。
[0019]图4为实例2制备的硫酸钙晶须的XRD图。
[0020]图5为实例2制备的硫酸钙晶须的外观照片。
[0021]图6为实例2制备的硫酸钙晶须的光学显微镜的照片。
[0022]图7为实例3制备的硫酸钙晶须的XRD图。
[0023]图8为实例3制备的硫酸钙晶须的外观照片。
[0024]图9为实例3制备的硫酸钙晶须的光学显微镜的照片。
[0025]图10为实例4制备的硫酸钙晶须的XRD图。
[0026]图11为实例4制备的硫酸钙晶须的外观照片。
[0027]图12为实例4制备的硫酸钙晶须的光学显微镜的照片。
[0028]图13为实例5制备的硫酸钙晶须的XRD图。
[0029]图14为实例5制备的硫酸钙晶须的外观照片。
[0030]图15为实例5制备的硫酸钙晶须的光学显微镜的照片。
[0031 ] 图16为实例6制备的硫酸钙晶须的XRD图。
[0032]图17为实例6制备的硫酸钙晶须的外观照片。
[0033]图18为实例6制备的硫酸钙晶须的光学显微镜的照片。
[0034]图19为实例7制备的硫酸钙晶须的XRD图。
[0035]图20为实例7制备的硫酸钙晶须的外观照片。
[0036]图21为实例7制备的硫酸钙晶须的光学显微镜的照片。
【具体实施方式】
[0037]本发明用磷石膏制备硫酸钙晶须的方法，包括步骤如下:
[0038]I)取磷石膏原料破碎且粉磨成粒度为20?600目的磷石膏粉体；
[0039]2)将步骤I)的磷石膏粉体与稀酸按固液比为10Kg/m3?200Kg/m 3置于反应器中搅拌均匀，再加热溶解后过滤，分别得到酸性滤液和滤渣；
[0040]3)将步骤2)的酸性滤液进行陈化处理，得到含有硫酸钙晶须的酸性悬浊液，然后对该酸性悬浊液进行过滤，得到硫酸钙晶须滤渣和酸性废液；其中的硫酸钙晶须滤渣用工业用水冲洗，冲洗至其洗涤滤液的PH值呈中性，再在_15°C?90°C环境下干燥，得到所述硫酸钙晶须。
[0041]上述步骤2)所用的稀酸，其质量百分比浓度为1.0%?25.0%，加热溶解的温度为60°C?100°C，溶解时间为0.5h?1ho
[0042]所用的稀酸可以选用稀盐酸、稀硝酸或回收稀酸中至少I种。
[0043]上述步骤3)中的陈化处理包括降温和晶化处理；其中，降温是将所述酸性滤液的温度降至10°C?40°C ;晶化处理是随所述酸性滤液温度的降低逐步结晶析出硫酸钙晶须，其晶化时间为2h?24h ；
[0044]其中，对酸性废液和洗涤滤液还可以回收，