一种由磷石膏制备超微细硫酸钙晶须的方法技术

本发明专利技术公开了一种由磷石膏制备超微细硫酸钙晶须的方法，包括：将磷石膏超细化处理至粒径为０．１～１００μｍ，加入水配成质量百分数为５～１５％的料浆，调节ｐＨ值为３－５，在１２５～１４５℃，压力为２～３ＭＰａ条件下反应３～５ｈ，趁热抽滤，在１２０～２５０℃干燥即得硫酸钙晶须。还可加入磷石膏质量的０．１０～０．２０倍的晶型助长剂，加入磷石膏质量０．１～０．２倍的晶种。本发明专利技术生产成本低，生产方法简单，综合性能优良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工领域，具体来说涉及本专利技术涉及制备硫酸钙晶须的方法。
技术介绍
磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的工业废渣。传统的湿法磷酸制造过程中每生 产It湿法磷酸(以P205计)副产磷石膏约4 5t，全世界磷石膏的年排放量接近2亿t。 但实际利用率不到总量的1/10。大量的磷石膏露天堆放，占用土地，严重污染环境，成为世 界性难题。磷石膏主要成份为硫酸钙(二水石膏含量在85%左右)，杂质含量因原料、工艺 路线、操作条件不同而异。杂质中对磷石膏的利用影响较大的有可溶性磷，共晶磷，水溶氟， 有机成份及磷石膏颗粒级配。随着高浓度磷复肥产业的发展，全国磷石膏产量已经超过了 万t。我国的磷石膏利用率非常低，虽然磷石膏已用在水泥，硫酸，建筑材料，土壤改良剂等， 但这些都存在技术，成本，环保，销售等等问题，所以寻找一条好的利用途径显得非常重要。 晶须是指具有固定的横截面形状、完整的外形、完善的内部结构、长径比高达5 1000的纤维状单晶体，其强度可接近完整晶体材料的理论值，是一类力学性能十分优异的 新型复合材料补强增韧剂。晶须的直径尺寸在微米和百纳米级，很难容纳大晶体中的缺陷。 由于其高度有序的原子排列结构，使其强度和模量接近于材料的原子间价键的理论强度， 这使得晶须的物理、化学性能特别优异。 硫酸钙(CaS04)晶须，又称为石膏晶须，是无水硫酸钙的纤维状单晶体。其尺寸稳 定，平均长径比为80，具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高、易进行表面处理、和橡胶塑 料等聚合物的亲和力强等优点，性价比高，具有很强的市场竞争力。硫酸钙晶须由于其特殊 的结构特征，使其在各种复合材料、水处理技术、道路改性沥青、阻燃防火材料、造纸、涂料、 油漆等方面都有较好的应用前景。 中国专利公开号CN101311355A，于2008年11月28日公开了"一种磷石膏制备硫 酸钙晶须的方法"。该法用固体废渣磷石膏为原料，经合成反应、过滤、加热溶解、热过滤和 冷却结晶制备出晶须直径为1 4 ii m，长度50 200 ii m，直径和长度可控的硫酸钙晶须产 品。该法原料磷石膏未经任何处理，产品硫酸钙晶须也未经过任何改性，且是多步法合成， 制备出的硫酸钙晶须长径比不大。 中国专利公开号CN1598083A，于2005年03月23日公开了一种"硫酸钙晶须"的 制备方法。该法以生石膏和水为原料，经过原料准备、合成反应、脱水干燥和精制除杂等项 工序，其特征在于所选原料生石膏的有效含量达到95以上、白度在90%以上，和自来水混 合制得生石膏料浆，经充分乳化后，加入反应器中使其发生化学反应，然后进入到以后的工 序而制得硫酸f丐晶须产品。中国专利公开号CN101323974A，于2008年12月17日中公开了 "一种从白云岩制备硫酸钙晶须的方法"。该法以白云岩为原材料，通过矿石酸化、微波合成 晶种、水热合成晶须等步骤，制备硫酸钙晶须的方法。美国专利3961105号公开，合成了长 径比为1 6，应用防水膜处理硫酸钙晶须，该晶须具有一般的晶须性能外，还具有在湿度 高的环境下性能稳定的优点。这三件专利采用天然资源生产硫酸钙晶须，成本高，不经济，不利用环境保护，无法解决湿法磷酸产生的磷石膏又堆积如山，同样造成环境问题。而且这 三种制备晶须方法并不适用含有杂质较多的磷石膏原料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺点而提供一种生产成本低，生产方法简单，综合性 能优良的由磷石膏制备超微细硫酸钙晶须的方法。 本专利技术的，包括将磷石膏超细化处 理至粒径为0. 1 100 ii m，加入水配成质量百分数为5 15 %的料浆，调节ra值为3-5，在 125 145"，压力为2 3MPa条件下反应3 5h，趁热抽滤，在120 25(TC干燥即得硫 酸钙晶须。 上述的，其中加入磷石膏质量的 0. 10 0. 20倍的晶型助长剂，加入磷石膏质量0. 1 0. 2倍的晶种。 上述的，其中晶型助长剂为MgS04、 MgCl2或MgN03，晶种为二水硫酸钙。 上述的，其中晶型助长剂为MgS04. 本专利技术与现有技术相比，具有明显的优点及有益效果，从以上技术方案可知，料浆 浓度过低，饱和度低，不利于晶须的生成，浓度过高，反应过程中，生成的硫酸钙晶须表面容 易发生二次成核，使得生成的晶须直径过大。时间过短，晶须生长不完全，时间过长，又不经 济。因为晶须的生成是一个吸热过程，温度过低，半水硫酸钙的结晶会不完全，此时只会有极少量的晶须生成。当溶液的ra值发生变化时，溶液中的离子平衡就会发生变化，ra值增加，即氢氧根浓度增加，氢氧根与溶液中的钙离子会在硫酸钙的结晶面形成保护膜，使得晶 须的直径减小，但氢氧根的浓度过大，又会对晶须的生成起抑制作用。加入的晶型助长剂的质量为磷石膏质量0. 05 0. 25倍，加入量过少，起不到晶型助长的作用，加入量过大，又易与溶液中的氢氧根生成沉淀，影响硫酸钙晶须的生成。由此专利技术人通过大量的实验筛选得到本专利技术的技术方案通过对磷石膏进行超微细处理，制备出直径更小，长径比更大的硫酸钙晶须，且能使得制备出的晶须直径、长径比可控可调，且制备方法简单，工艺参数易于控 制，并且原料易得，制备成本低，本专利技术制备的硫酸钙晶须可代替碳酸钙用作橡胶、塑料等高分子材料的填充、补强材料，可以使橡胶制品的弹性提高30%，可增强塑料的力学性能、 耐热性等诸多性能。还可应用在造纸中，可作为增强材料用在树脂基复合材料、粘结剂等行 业。具体实施例方式以下通过实施例来进一步说明本专利技术的有益效果。 实施例1 将5g磷石膏超细化处理至0. 1 10iim，加入95g水，搅拌均匀，调节ra值为4，将 其置于水热反应器中，在145°C、2. 5MPa下反应4h，趁热过滤，滤渣在25(TC干燥，用扫描电 镜观察，颗状物完全消失，磷石膏基本上完全转化为晶须，其直径为0. 1 ii m，长径比为70 80。 实施例24 将5g磷石膏超细化处理至0. 1 10iim，加入lg MgSOjP lg二水硫酸钙晶种，再 加入95g水，搅拌均匀，用盐酸调节ra值为4，将其置于水热反应器中，在130°C 、3MPa的条 件下反应4h，趁热抽滤，滤渣在12(TC干燥，用扫描电镜观察，颗状物完全消失，完全转化为 晶须，其直径为0.4iim，长径比为80 100。 实施例3 将5g磷石膏超细化处理至10 50 ii m，加入lg MgS04和lg 二水硫酸钙晶种，再 加入95g水，搅拌均匀，调节ra值为4，将其置于水热反应器中，在130°C 、2. 5MPa的条件下 反应5h，趁热抽滤，滤渣在15(TC干燥，用扫描电镜观察，颗状物完全消失，基本上完全转化 为晶须，其直径为0. 3 ii m，长径比为70 90。 实施例4 将5g磷石膏超细化处理至50 100 ii m，加入lg MgS04和lg 二水硫酸钙晶种，再 加入95g水，搅拌均匀，调节ra值为3，将其置于水热反应器中，在125°C 、2MPa的条件下反 应5h，趁热抽滤，滤渣在12(TC干燥，用扫描电镜观察，颗状物完全消失，晶须生长完全，其 直径为0. 5iim，长径比为60 80。 实施例5 将5g磷石膏超细化处理至50 100 ii m，加入lg M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由磷石膏制备超微细硫酸钙晶须的方法，包括：将磷石膏超细化处理至粒径为０．１～１００μｍ，加入水配成质量百分数为５～１５％的料浆，调节ＰＨ值为３－５，在１２５～１４５℃，压力为２～３ＭＰａ条件下反应３～５ｈ，趁热抽滤，在１２０～２５０℃干燥即得硫酸钙晶须。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦军，于杰，解田，杨丽萍，金翠霞，谢占金，田瑶珠，秦舒浩，
申请(专利权)人：瓮福集团有限责任公司，国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]