[發明專利]一種半水石膏單晶定向生長的控制方法

有效

• 申請號: 201610030658.6
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105624772B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 董發勤;譚宏斌;吳傳龍;何花;賀小春
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C30B7/14
• 分類號: C30B7/14;C30B29/46
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所(普通合伙)51106
• 代理人: 劉克勤

技術領域

本發明涉及石膏，特別涉及一種可以用作建筑、塑料、橡膠、涂料中的柱狀形貌的半水石膏單晶體的制備方法。

背景技術

石膏是硫酸鹽礦物，其化學分子式為CaSO4·2H2O。石膏可以脫水形成硬石膏，在自然界中他們都呈一種亞穩定狀態，在一定條件下可互相轉化。天然石膏主要價值是它在不同溫度條件下加熱,其煅燒產物具有不同的特征。如將天然石膏加熱到65～70℃時開始脫水,變成半水石膏；加熱到200℃以內逐漸脫水,半水石膏部分變為無水石膏,但與水接觸很快凝結變為二水石膏；加熱到200～300℃,主要成為無水石膏,凝結變慢,但強度增大；加熱到300～450℃時的產物為無水石膏,凝結變快,但強度較低；加熱到400～700℃之間,化學成分不變,成為一種新變種——“燒死”石膏,其極難溶于水,加水后也不凝結；繼續加熱到800℃時,無水石膏變得凝結緩慢和硬化；加熱到800～1000℃時,生成游離石灰,獲得正常的極有價值的普通煅燒石膏；半水石膏主要作石膏的預制品,如石膏板、墻體構件、隔熱筒瓦、建筑裝飾品等。石膏建筑制品具有防火、隔熱、吸音、收縮率小和可釘、可鋸、可粘結及體重輕、抗震性能好等特點[石膏的特征及用途[J].山東國土資源，2005，21B：46]。

磷石膏是濕法磷酸生產過程中排放的工業廢渣，由于生產流程的不同而會含有二水石膏(CaSO4·2H2O)和半水石膏(CaSO4·0.5H2O)以二水石膏為主要成份。此外還含有少量未分解的磷礦粉、游離磷酸、磷酸鐵、磷酸鋁和氟硅酸鹽等雜質；全世界磷石膏的年排放量接近2億噸，我國磷石膏的年排放量也超過1000萬噸。這不僅占用大量土地,而且嚴重地污染了環境[席美云.磷石膏的綜合利用[J].環境科學與技術，2001，(3)：10～13]。

何花在利用磷石膏時，對其進行水洗預處理，以除去渣中的雜質，避免雜質對石膏形貌的影響[何花.磷石膏基醇～水熱法制備大長徑比改性硫酸鈣晶須研究[J].西南科技大學，2014:17]。用水對磷石膏進行處理，產生的廢水將污染環境。

孫紅娟等人將獲得的磷石膏粉與稀酸混合，獲得含鈣和硫酸根離子及不溶物的酸性混合液，過濾，得到酸性濾液，將獲得的酸性濾液晶化結晶，獲得硫酸鈣晶須[孫紅娟，梁亞琴，彭同江，等.一種用磷石膏制備硫酸鈣晶須的方法[P]，中國，201510007196.1]。該工藝用酸(硝酸或鹽酸)對磷石膏中的有用物質進行提取，酸將腐蝕設備，容易揮發，對環境造成污染。

何花和孫紅娟等人制備的硫酸鈣晶須，為針狀，形貌不可控；生產過程中易對環境造成污染。

發明內容

本發明的目的是針對已有技術方案的不足，提供一種低成本、高效率、形貌可控的半水石膏單晶的制備方法，以實現制備的石膏單晶形貌可控，對環境無污染的目的。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案：

一種半水石膏單晶定向生長的控制方法，其特征在于，依次包括下述步驟：

A、原料預處理：在磷石膏中加入酸度調節劑，加入水，混合均勻，陳化24h；其中酸度調節劑加入量為磷石膏質量的1～10％；水的加入量為磷石膏質量的100～500％；

B、石膏單晶的制備：在步驟A得到的處理磷石膏倒入帶冷凝回流裝置的反應釜中，加入雜質穩定劑，晶面選擇吸附劑，混合均勻后，進行加熱反應，同時在反應體系中加上離子運動控制器，反應結束后、冷卻、過濾、將固體烘干，得到半水石膏單晶。

本發明中：所述的雜質穩定劑加入量為磷石膏質量100～500％；晶面選擇吸附劑加入量為磷石膏質量1～10％雜質穩定劑；步驟A中所述酸度調節劑為氧化鈣、碳酸鈣中的一種；步驟B中所述雜質穩定劑為山梨醇、甘露醇、丙三醇中的一種；晶面選擇吸附劑為順丁烯二酸、聚羧酸、琥珀酸中的一種；步驟B中所述離子運動控制器，為一個能產生交變電場或交變磁場的裝置，其頻率可調，頻率為0.1～50HZ；步驟B中所述反應溫度為90～120℃，反應時間為0.5～2小時。