[發(fā)明專利]一種硫磷混酸法制備石膏晶須的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010123256.7
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111286787A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張華麗;潘益;楊成;潘志權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: C30B29/62
• 分類號: C30B29/62;C30B29/46;C30B7/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發(fā)明提供一種利硫磷混酸法制備石膏晶須的方法，該方法包括以下步驟：1)將高鎂磷尾礦與鹽酸混合后，進(jìn)行酸解反應(yīng)，待所述酸解反應(yīng)結(jié)束后，抽濾，洗滌，得到酸解液A和硅渣；2)將所述酸解液A油浴升溫至一定溫度后，加入H₃PO₄溶液和H₂SO₄溶液，沉淀反應(yīng)一段時間，然后，陳化，抽濾，洗滌，干燥，得到石膏晶須。本發(fā)明采利用磷酸降低硫酸鈣溶解度，促使晶核更快的析出，從而使得晶核充分生長，進(jìn)而使得本發(fā)明可制得分布均勻且長徑比在60?80的石膏晶須，且本發(fā)明過程簡單，操作靈活方便，所得的產(chǎn)品附加值高，為磷尾礦的綜合利用及進(jìn)一步工業(yè)化提供理論支持，有效解決了磷尾礦造成的環(huán)境污染，改善了生態(tài)環(huán)境，具有巨大經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硫磷混酸法制備石膏晶須的方法。

背景技術(shù)

高鎂磷尾礦實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)廢棄物，主要來自于選礦提取精礦以后剩下的尾礦渣，按細(xì)分屬于工業(yè)固體廢棄物之中的礦業(yè)固體廢棄物。目前，高鎂磷尾礦的處理及利用現(xiàn)狀嚴(yán)峻，長期得不到有效處理的磷尾礦堆積如山，給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，又是資源的一種浪費(fèi)，所以處理磷尾礦是目前磷化工研究面臨的重要課題。

硫酸鈣晶須(Calcium Sulfate Whisker，CSW)，即石膏晶須是一種具有廣闊前景的資源化產(chǎn)品。硫酸鈣晶須是一種纖維狀或針狀的高長徑比單晶，呈灰色、白色的蓬松粉末，具有強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、抗化學(xué)腐蝕、相容性等優(yōu)點(diǎn)，其價格與其他類型的晶須相比更加便宜。因此，硫酸鈣晶須被廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、瀝青、造紙等領(lǐng)域。用高鎂磷尾礦為原料來制備硫酸鈣晶須在成本節(jié)約、廢棄物資源化和環(huán)境保護(hù)等方面有積極意義。

現(xiàn)有技術(shù)制備石膏晶須的方法主要包括常壓酸化法、水壓熱法以及有機(jī)媒介法三種。常壓酸化法是指在室溫和酸性條件下使高濃度的二水石膏懸浮液轉(zhuǎn)變?yōu)獒槧盍蛩徕}晶須，而水壓熱法是指將含量小于2％的二水石膏懸浮液加到水壓熱容器中，在飽和蒸汽壓下使二水石膏轉(zhuǎn)化為針狀半水石膏，再經(jīng)晶型穩(wěn)定化處理得到半水硫酸鈣晶須。水壓熱法是以高壓釜為反應(yīng)設(shè)備，在較高的溫度和壓力下使其轉(zhuǎn)化為結(jié)晶，該過程能耗較大；有機(jī)媒介法通常是以含有Ca²⁺的有機(jī)溶液與含SO₄^2-的有機(jī)溶液以一定體積比混合使其反應(yīng)以合成硫酸鈣晶須，但因?yàn)槠涑杀据^較高，且操作難度較大，不利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。而常壓酸化法不需要壓熱器，制備工藝簡單，且原料濃度較大，理論上制備成本大大降低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。該法簡單有效，不僅節(jié)省了水熱反應(yīng)工序，而且生產(chǎn)成本底，操作簡單，產(chǎn)量大，有利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

此前，已有通過鹽酸分解高鎂磷尾礦制備硫酸鈣晶須的方法，如公告號為CN107419335 A的中國發(fā)明專利公開了一種鹽酸法循環(huán)分解磷石膏和磷尾礦制備硫酸鈣晶須的方法，該方法可同時處理磷尾礦與磷石膏，并制備出二水硫酸鈣晶須，但其制備的晶須長徑比分布較廣，不均勻；公告號為CN 110467213 A的中國發(fā)明專利公開了一種利用高鎂磷尾礦制備硫酸鈣晶須的方法，其重點(diǎn)通過調(diào)節(jié)制備硫酸鈣晶須過程中的磷酸根離子、鎂離子、氫離子和鐵離子中的濃度，來促進(jìn)晶須生長，最終其長徑比可達(dá)50-110，但其調(diào)節(jié)濃度過程中會增加成本的投入，不利于大批量生產(chǎn)；公告號為CN 109250736 A的中國發(fā)明專利公開了一種利用反浮選磷尾礦制備活性氧化鎂的方法，其通過鹽酸法酸磷礦反浮選脫鎂尾礦生產(chǎn)活性氧化鎂且副產(chǎn)物為硫酸鈣晶須，工藝簡單，能耗低，但最終制備的硫酸鈣晶品質(zhì)一般；公告號為CN107098372A的中國發(fā)明專利公開了一種鹽酸分解磷尾礦制取硫酸鈣晶須和氫氧化鎂的方法，其能同時制備較高品質(zhì)硫酸鈣晶須、氫氧化鎂、磷酸銨鎂晶體，但工藝較長，操作較為復(fù)雜；公告號為CN 107043956 A的中國發(fā)明專利公開了一種鹽酸和磷尾礦制取硫酸鈣晶須和氫氧化鎂的方法，其能同時制備氫氧化鎂和硫酸鈣晶須，整個生產(chǎn)工藝簡單且全封閉循環(huán)，但其能耗較高，生產(chǎn)過程中較難操控；公告號為CN 106495191 A的中國發(fā)明專利公開了一種鹽酸分解磷尾礦制取氫氧化鎂和硫酸鈣的方法，其生產(chǎn)工藝簡單，且能達(dá)到清潔生產(chǎn)，但制備出的硫酸鈣晶須較為分散。