一种高硅磷石膏制备II型无水石膏的方法技术

本发明专利技术公开了一种高硅磷石膏制备II型无水石膏的方法，涉及磷石膏处理技术领域。将取酸浓为30％～40％P2O5的湿法磷酸溶液，加入氢氟酸，得到混合溶液；向混合溶液中加入磷石膏，并滴加硫酸溶液，控制反应温度为90～100℃，搅拌反应4～8小时；将反应料浆过滤洗涤后干燥得到II型无水石膏。通过采用湿法磷酸、氢氟酸、硫酸的混酸体系，将磷石膏在一定温度下进行重结晶得到II型无水石膏，过程中氢氟酸与二氧化硅反应得到氟硅酸，氟硅酸对钙离子进行吸附，促进无水石膏形成大颗粒晶体，有利于过滤洗涤，去除有机物等杂质，实现无水石膏品质的进一步提升，不仅实现了磷石膏转晶成无水石膏，而且还提纯了无水石膏的质量。还提纯了无水石膏的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种高硅磷石膏制备II型无水石膏的方法


[0001]本专利技术涉及磷石膏处理
，具体涉及一种高硅磷石膏制备II型无水石膏的方法。

技术介绍

[0002]湿法磷酸工艺中，采用硫酸分解磷矿制磷酸的过程会副产出大量的磷石膏。每生产1吨P2O5，约排放5吨磷石膏。根据生产工艺所得硫酸钙结晶水含量的不同，可分为二水、半水、以及无水等一步石膏结晶法。湿法磷酸工业生产中绝大多数仍是采用二水物流程。磷石膏中含有的杂质及其含量受到湿法磷酸生产工艺操作参数和磷矿本身品质的影响大，从而使得磷石膏质量波动较大，尤其采用高硅磷矿石为原料制备湿法磷酸时，排放磷石膏的硅含量通常超过10％。杂质二氧化硅作为一种惰性填料，降低了磷石膏中石膏相组成含量，当用于制备各种石膏建材时，必然存在胶凝强度低的缺点，导致大多数企业不愿使用高硅磷石膏替代储量丰富的天然石膏，只能将未经利用的高硅磷石膏作堆放处理，长时间的堆放处理将对环境造成严重危害。
[0003]无水石膏特别是II型无水石膏应用广泛，1.无水石膏在水泥中应用(可提高水泥的抗压强度)。2.硬石膏制备新型胶结材料。3.粉刷石膏。4.自流平材料。5.制硫酸联产水泥。6.硬石膏在其它方面的应用(调节土壤的酸碱度，为各种肥料提供钙、硫等营养元素；在医药方面，硬石膏和石膏在传统的中药和西药中都有广泛的应用；另外硬石膏在油漆、纺织、造纸、粉笔、牙膏、化妆品、医疗、工艺美术等行业中均有广泛的应用)。
[0004]CN114162845A中公开了一种利用磷石膏制备微米级无水硫酸钙的方法，以磷石膏为原料，加水调浆后以70～98％的硫酸作为反应试剂，在25～80℃下制备微米级(长度均小于10微米)无水硫酸钙，由于硫酸大量掺入，过饱和度急剧增大，无水石膏晶核细小，最终无水石膏晶体颗粒细小，将对过滤分离产生较大的困难，若采用高硅磷石膏为原料，也不能有效去除二氧化硅，从而导致产品中无水石膏含量较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高硅磷石膏制备II型无水石膏的方法，不仅解决现有生产方法中因无水石膏晶粒过小导致过滤分离难、生产效率低下的问题，又可有效去除磷石膏中主要杂质二氧化硅。
[0006]为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种高硅磷石膏制备II型无水石膏的方法，其特征在于包括如下步骤：
[0007]S1.取酸浓为30％～40％P2O5的湿法磷酸溶液，加入一定质量的氢氟酸，得到混合溶液；
[0008]S2.向混合溶液中加入磷石膏，并滴加硫酸溶液，控制反应温度为90～100℃，搅拌反应4～8小时；
[0009]S3.将反应料浆过滤洗涤后干燥得到II型无水石膏。
[0010]更进一步的技术方案是所述氢氟酸加入量为湿法磷酸溶液的3％～10％，氢氟酸浓度为40％。
[0011]更进一步的技术方案是所述磷石膏按液固质量比为3～10：1的比例加入。
[0012]更进一步的技术方案是所述硫酸溶液加入量为湿法磷酸溶液的18％～25％，硫酸溶液浓度为98％，滴加过程30～60min。
[0013]更进一步的技术方案是所述步骤S3中使用热水洗涤，热水温度70
‑
90℃，烘干温度为60℃。
[0014]更进一步的技术方案是所述磷石膏中SiO2含量≥10％。
[0015]反应机理：在湿法磷酸中加入氢氟酸，加入磷石膏，滴加硫酸，氢氟酸与磷石膏中二氧化硅反应生成氟硅酸，氟硅酸对磷石膏溶解出的钙离子有很好的静电吸附作用，延缓了无水石膏晶体的快速成核，并在氟硅酸与磷酸的协同作用下，降低无水石膏相过饱和度，起到调控无水石膏晶体形貌，使其生长缓慢，进而形成大颗粒无水石膏晶体。控制反应温度为90～100℃，搅拌反应4～8小时，多余的氟硅酸将发生分解出四氟化硅，气体采用水作为吸收剂，有效回收氟资源，对环境也未造成污染。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]通过采用湿法磷酸、氢氟酸、硫酸的混酸体系，将磷石膏在一定温度下进行重结晶得到无水磷石膏，过程中氢氟酸与二氧化硅反应得到氟硅酸，氟硅酸对钙离子进行吸附，使其形成大颗粒无水石膏晶体，有利于过滤洗涤，去除有机物等杂质，实现无水石膏品质的进一步提升，产生的滤液、洗涤水、气体均可以与传统湿法磷酸工艺耦合。不仅实现了磷石膏转晶成无水石膏，而且还降低了产品中二氧化硅的含量，提纯了无水石膏的质量。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的工艺流程图。
[0019]图2为实施例4制备的II型无水石膏的X射线衍射图谱。
[0020]图3a、b、c分别为实施例3、4、5制备的II型无水石膏的SEM图。
[0021]图4a、b、c分别为实施例3、4、5制备的II型无水石膏的粒径分布图。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0023]所用磷石膏选自云南某磷化厂，化学组分按质量百分比计，P2O5:0.75％、F：0.34％、CaO:27.63％、SO3:39.03％、Fe2O3:0.11％、Al2O3:0.21％、MgO:0.03％、SiO2:10.08％。白度：35.6％。
[0024]实施例1
[0025]本实施例利用高硅磷石膏生产II型无水石膏，具体步骤如下：
[0026](1)将湿法磷酸配制成P2O5浓度为33％的磷酸溶液，得到溶液A。
[0027](2)在溶液A中添加8％的浓度为40％的氢氟酸，得到溶液B。
[0028](3)在溶液B中加入磷石膏，得到料浆A，料浆固液比为1:10。
[0029](4)在料浆A中滴入98％的浓硫酸进行重结晶反应，浓硫酸质量为磷酸溶液质量的22％，滴加时间30min，反应温度95℃，搅拌反应5小时，得到料浆B。
[0030](5)将料浆B过滤，滤饼用热水洗涤于60
±
2℃的烘箱中烘干，得到II型无水石膏。
[0031]无水石膏化学组成按质量百分比计，P2O5:0.15％、F:0.07％、CaO:38.85％、SO3:54.99％、Fe2O3:0.01％、Al2O3:0.11％、MgO:0.01％、SiO2:3.56％。
[0032]无水石膏白度：62.4％，平均粒径：30.28μm。
[0033]实施例2
[0034](1)将湿法磷酸配制成P2O5浓度为38％的磷酸溶液，得到溶液A。
[0035](2)在溶液A中添加10％的浓度为40％氢氟酸，得到溶液B。
[0036](3)在溶液B中加入磷石膏，得到料浆A，料浆固液比为1:5。
[0037](4)在料浆A中滴入98％的浓硫酸进行重结晶反应，浓硫酸质量为磷酸溶液质量的18％，滴加时间45min，反应温度95℃，搅拌反应5小时，得到料浆B。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硅磷石膏制备II型无水石膏的方法，其特征在于包括如下步骤：S1.取酸浓为30％～40％P2O5的湿法磷酸溶液，加入一定质量的氢氟酸，得到混合溶液；S2.向混合溶液中加入磷石膏，并滴加硫酸溶液，控制反应温度为90～100℃搅拌反应4～8小时；S3.将反应料浆过滤洗涤后干燥得到II型无水石膏。2.根据权利要求1所述的一种高硅磷石膏制备II型无水石膏的方法，其特征在于：所述氢氟酸加入量为湿法磷酸溶液的3％～10％，氢氟酸浓度为40％。3.根据权利要求1所述的一种高硅磷石膏制备II型无水石膏的方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雪娇，钟晋，杨林，毕珺，刘赞，张晖，张桂东，曹建新，郭旭东，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：