一种柱状半水石膏的制备及滤液处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石膏，特别涉及可以用作建筑、塑料、橡胶、涂料中的半水石膏的制备。
【背景技术】
[0002] 石膏是硫酸盐矿物，其化学分子式为CaS〇4 · 2H20。石膏可以脱水形成硬石膏，在自 然界中他们都呈一种亚稳定状态，在一定条件下可互相转化。天然石膏主要价值是它在不 同温度条件下加热，其煅烧产物具有不同的特征。如将天然石膏加热到65~70°C时开始脱 水，变成半水石膏;加热到200 °C以内逐渐脱水，半水石膏部分变为无水石膏，但与水接触很 快凝结变为二水石膏;加热到200~300°C，主要成为无水石膏，凝结变慢，但强度增大;加热 到300~450°C时的产物为无水石膏，凝结变快，但强度较低；加热到400~700°C之间，化学 成分不变，成为一种新变种一一 "烧死"石膏，其极难溶于水，加水后也不凝结;继续加热到 800°C时，无水石膏变得凝结缓慢和硬化;加热到800~100(TC时，生成游离石灰，获得正常 的极有价值的普通煅烧石膏；半水石膏主要作石膏的预制品，如石膏板、墙体构件、隔热筒 瓦、建筑装饰品等。石膏建筑制品具有防火、隔热、吸音、收缩率小和可钉、可锯、可粘结及体 重轻、抗震性能好等特点[石膏的特征及用途[J].山东国土资源，2005，21B: 46 ]。
[0003] 磷石膏是湿法磷酸生产过程中排放的工业废渣，由于生产流程的不同而会含有二 水石霄（CaSCU · 2H2〇)和半水石霄（CaSCU · 〇.5H2〇)以二水石霄为主要成份。此外还含有少 量未分解的磷矿粉、游离磷酸、磷酸铁、磷酸铝和氟硅酸盐等杂质;全世界磷石膏的年排放 量接近2亿吨，我国磷石膏的年排放量也超过1000万吨。这不仅占用大量土地，而且严重地 污染了环境[席美云.磷石膏的综合利用[J].环境科学与技术，2001，（3):10~13]。
[0004] 何花在利用磷石膏时，对其进行水洗预处理，以除去渣中的杂质，避免杂质对石膏 形貌的影响[何花.磷石膏基醇-水热法制备大长径比改性硫酸钙晶须研究[J].西南科技大 学，2014:17]。用水对磷石膏进行处理，产生的废水将污染环境。
[0005] 孙红娟等人将获得的磷石膏粉与稀酸混合，获得含钙和硫酸根离子及不溶物的酸 性混合液，过滤，得到酸性滤液，将获得的酸性滤液晶化结晶，获得硫酸钙晶须[孙红娟，梁 亚琴，彭同江，等.一种用磷石膏制备硫酸钙晶须的方法[P]，中国，201510007196.1]。该工 艺用酸(硝酸或盐酸)对磷石膏中的有用物质进行提取，酸将腐蚀设备，容易挥发，对环境造 成污染。
[0006] 综上所述，利用现有技术所制备的柱状石膏(硫酸钙晶须），将产生环境污染，工艺 复杂，不能适应社会的需要。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是针对已有技术方案的不足，提供一种低成本、高效率的半水石膏 的制备方法，不但使制得的半水石膏为柱状，而且能解决其生产过程中对环境的污染问题。
[0008] 本发明的技术方案是:一种柱状半水石膏的制备方法，其特征在于，依次包括下述 步骤：
[0009] A、磷石膏预处理:将磷石膏装入陶瓷球磨机中，加入杂质稳定剂，加入水，进行球 磨2h;其中杂质稳定剂为石灰、石灰石、电石渣中的一种，加入量为磷石膏质量的1~10%; 水的加入量为磷石霄质量的500-1000% ;
[0010] B、柱状半水石膏的制备:在步骤A得到的预处理石膏倒入带冷凝回流装置的烧瓶 中，加入杂质难溶剂，形状调节剂，混合均匀后，用油浴进行加热反应，反应温度为90-120 °C;反应时间为1~3小时;反应结束后、冷却、过滤、将固体烘干，得到柱状半水石膏;其中杂 质难容剂为甘油、三羟甲基丙烷、三乙二醇中的一种，加入量为磷石膏质量500~1000%;形 状调节剂为溴化十六烷基三甲铵、丁二酸、十二烷基磺酸钠中的一种，加入量为磷石膏质量 1 ~10% ;
[0011] c、滤液处理:滤液中加入絮凝剂，对滤液中的杂质进行沉淀，过滤后的滤液可循环 利用，沉淀物可用于制备磷酸;其中絮凝剂为淀粉、明胶、羟甲基纤维素中的一种，加入量为 溶液质量的1 %。
[0012] 本发明用杂质稳定剂与杂质进行反应生成难容的物质(磷酸钙、氟化钙)对杂质进 行稳定，避免杂质元素在溶液中溶解，避免杂质对半水石膏形貌的影响；用杂质难容溶剂为 溶液，进一步避免杂质溶解，对石膏形貌产生影响;通过加入形貌调控剂，控制石膏的形貌 生长，从而实现半水石膏形貌可控，得到柱状的半水石膏。由于在滤液中加入了絮凝剂，能 对滤液中的杂质进行快速沉淀，以便于除去，避免杂质在体系中循环影响产品质量。
[0013] 本方法用磷化工产生的废渣制备半水石膏，对其形貌进行调控，得到柱状半水石 膏，该石膏具有强度高的特点，作为塑料、橡胶、涂料的填料，可提高其强度;作为石膏板材， 也可得到较高的强度。本方法具有工艺简单，成本低的特点，适合工业化生产。
【具体实施方式】
[0014] 以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0015] 表1列出了编号为1~13的13个实施例第一步工艺:根据表1不同的实施例确定石 灰、石灰石、电石渣、水的加入量，对磷石膏进行预处理。
[0016] 表1:磷石膏预处理(单位:g)
[0017]
[0019] B、柱状半水石膏的制备
[0020] 在步骤A得到的预处理石膏倒入带冷凝回流装置的烧瓶中，加入杂质难溶剂，形状 调节剂，混合均匀后，加热反应，反应结束后、冷却、过滤、将固体烘干，得到半水石膏；确定 杂质难溶剂、形状调节剂的种类和加入量，确定反应温度和时间。
[0021 ]表2:柱状半水石膏的制备(单位:g)
[0022]
[0023] (3)滤液的处理
[0024] 在步骤B得到的滤液中，加入絮凝剂，对滤液中的杂质进行沉淀，过滤后的滤液可 循环利用，沉淀物可用于制备磷酸;其中絮凝剂为淀粉、明胶、羟甲基纤维素中的一种，加入 量为溶液质量的1 %。实施例1~4，絮凝剂为淀粉;实施例5~9絮凝剂为明胶;实施例10~13 絮凝剂为羟甲基纤维素，均能将杂质进行除去。
[0025] 本专利实施例1~13均可实施，并能达到发明目的，得到结晶较好的柱状半水石 膏。滤液经本发明方法处理后能循环利用。
【主权项】
1. 一种柱状半水石膏的制备及滤液处理方法，其特征在于，依次包括下述步骤： A、 磷石膏预处理:将磷石膏装入陶瓷球磨机中，加入杂质稳定剂，加入水，进行球磨2h; 其中杂质稳定剂为石灰、石灰石、电石渣中的一种，加入量为磷石膏质量的1~10%;水的加 入量为磷石霄质量的50CK1000%; B、 柱状半水石膏的制备:在步骤A得到的预处理石膏倒入带冷凝回流装置的烧瓶中，加 入杂质难溶剂，形状调节剂，混合均匀后，用油浴进行加热反应，反应温度为90-120°C ;反应 时间为1~3小时;反应结束后、冷却、过滤、将固体烘干，得到柱状半水石膏和滤液； C、 滤液处理:滤液中加入絮凝剂，对滤液中的杂质进行沉淀，过滤后的滤液可循环利 用，沉淀物可用于制备磷酸;其中絮凝剂为淀粉、明胶、羟甲基纤维素中的一种，加入量为溶 液质量的1%。2. 根据权利要求1所述柱状半水石膏的制备及滤液处理方法，其特征在于，所述的杂质 难容剂为甘油、三羟甲基丙烷、三乙二醇中的一种，加入量为磷石膏质量500~1000%;所述 的形状调节剂为溴化十六烷基三甲铵、丁二酸、十二烷基磺酸钠中的一种，加入量为磷石膏 质量1~10%。
【专利摘要】本发明公开了一种柱状半水石膏的制备及滤液处理方法，它是将磷化工产生的石膏装入陶瓷球磨机中，加入杂质稳定剂，加入水，进行球磨；将球磨后的石膏倒入带冷凝回流装置的烧瓶中，加入杂质难溶剂，形状调节剂，混合均匀后，进行加热反应，反应结束后、冷却、过滤、将固体烘干，得到柱状半水石膏；在滤液中，加入絮凝剂，对滤液中的杂质进行沉淀，过滤后的滤液可循环利用。本专利具有工艺简单，成本低的特点，适合工业化生产。
【IPC分类】C01F11/46
【公开号】CN105645454
【申请号】
【发明人】谭宏斌, 吴传龙, 贺小春, 董发勤, 何平, 徐忠慧
【申请人】西南科技大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月4日