常压无氯盐溶液法α

1、常压无氯盐溶液法 - 半水磷石膏的制备及晶形调控研究磷石膏是湿法技术生产磷酸过程中, 硫酸分解磷矿时产生的一种以二水硫酸钙为主要成分的副产物。我国磷石膏已经成为著名的大宗工业固体废物, 排放量达 7000⁸000 万吨 / 年, 从环境保护和资源利用角度而言 , 急需规模化消纳和利用。除了二水石膏以外 , 石膏相态还包括半水石膏（ 型和 型）和无水石膏。其中 , 二水石膏几乎不具有胶凝性 , 利用价值低 , 而 - 半水石膏是一种重要的胶凝材料 , 因其性能优越被广泛用于高档建材、铸造模具、骨修复等领域。因此 , 以二水石膏为原料制备 - 半水石膏

2、 , 不但可提高我国石膏资源应用价值 , 也是化学石膏高附加值资源化的有效途径。常压盐溶液法利用二水石膏制备 - 半水石膏 , 反应条件温和、反应过程和产品质量易于控制 , 是目前最具前景的 - 半水石膏制备技术。为实现磷石膏制备 - 半水石膏 , 结晶介质常选用为以CaCl₂水溶液为代表的氯盐体系 , 但是氯离子会造成设备加速腐蚀等问题。本课题提出了常压无氯盐溶液中磷石膏制备 - 半水石膏的新技术 , 以 Ca（ NO₃）₂取代氯盐 , 探究了盐溶液浓度和

3、温度的影响, 重点研究了含磷杂质对转化过程和产物特性的影响以及作用机理, 并对 - 半水石膏晶体形貌和反应过程调控进行了深入的探究。在常压盐溶液中 , 二水石膏能否转化为 - 半水石膏只取决于水的活度。 水活度降低可促使二水石膏向- 半水石膏转化。电解质的加入可以降低水的活度, 满足转化的热力学条件。本实验在浓度3.3³.8mol/L Ca（NO₃） ₂水溶液中 , 温度91¹02及常压条件下 , 成功地将磷石膏

4、转化成 - 半水石膏。增加 Ca（NO₃）₂浓度或者提高温度均可加快磷石膏到 - 半水石膏转化速率。在实验浓度条件下, 磷石膏中的磷酸盐杂质 , 即 Ca（ H₂PO₄） ₂·H₂O、Ca（ H₂PO₄） <sub&

5、gt;2</sub>·H₂O和Ca₃（ PO₄）₂会延长整个二水石膏脱水转化过程。加入 0.21wt.%H₃PO₄促进整个转化过程 ; 含量增加到 0.41wt.% 以后 ,H₃PO₄对转化过程表现出抑制作用。

6、含磷杂质对 - 半水石膏成核诱导期抑制作用比对晶体生长的抑制更为显著。除 Ca₃（PO₄）₂外 , 其余磷杂质亦会对 - 半水石膏晶体形貌产生重要影响, 得到的 - 半水石膏晶体为更粗大的柱状体,进而对产物颗粒的粒度分布产生影响。此外, 较高含量的 Ca（ H₂PO₄） ₂·H<sub>2</s

7、ub>O和CaHPO₄·2H₂O还会诱导部分 - 半水石膏发生相变生成无水石膏。对于 - 半水石膏而言 , 机械强度往往是决定应用价值的一个首要指标, 而机械强度与 - 半水石膏晶体形貌密切相关。 在 Ca（ NO₃）₂溶液中 , 丁二酸对 - 半水石膏形貌有明显调控作用, 随着丁二酸掺量由0 增加到0.4%, 得到的 - 半水石膏晶体由长棒状变为碟状, 长径比范围由4.5⁸.5减小至 0.3⁰.5 。丁二酸还会降低磷石膏的脱水速率, 但通过加入适量Na₂SO₄可以缓解甚至消除丁二酸引起的延迟效应。当丁二酸掺量由0 增加到0.3%时, 磷石膏的完全转化时间由5.0h延长至6.5h;加入1.2%Na₂SO₄