【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机功能材料制备，具体涉及一种常压下磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法。
技术介绍
1、磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的副产物，每生产一吨磷酸（以五氧化二磷计）会产生约5吨磷石膏。磷酸不仅可以用于生产各种磷复肥，也是目前生产各类新能源电池的重要原料，随着磷复肥需求的增大和新能源行业的进一步发展，磷酸的产能不断提高，随之产生的磷石膏也越来越多，但磷石膏的综合利用率仍然较低。按照湿法磷酸生产工艺路线可能副产二水硫酸钙、半水硫酸钙和无水硫酸钙，目前二水法工艺仍然在湿法磷酸中占据主流，其副产磷石膏主要成分是二水硫酸钙，含有磷、氟、铁、铝和镁等杂质以及少量有机物杂质，这些杂质限制了磷石膏的应用（由于这些杂质的存在，导致以磷石膏为原料生产出的建筑石膏白度较差，机械强度较低；由于磷石膏中含有氟使得其难以在生态修复和治理土壤盐碱化方面大规模应用），使得目前绝大部分磷石膏仍是通过堆存方式处理，但长期堆存不仅会占用大量的土地资源，还会污染环境（磷石膏中的可溶磷、可溶氟和有机物等会随雨水进入地下，污染地下水）。
2、半水硫酸钙晶须是一种重要无机晶须材料，具有高强度、高模量、耐酸碱、高绝缘性、抗腐蚀、无毒、易于表面处理以及易与聚合物复合等优点，可以用于塑料、橡胶、水泥、油漆和造纸行业中作补强增韧剂或功能性填料。目前半水硫酸钙晶须的制备方法主要有反应结晶法、加压水热法和常压酸化法，根据制备方法的不同，使用的原料也大不相同，如生石膏、石灰石、方解石以及含钙废液等均可作为生产半水硫酸钙晶须的原料。而磷石膏中含有大量的二水硫酸钙，即生石膏
3、专利cn114000187a公开了一种两段反应制备高长度半水磷石膏晶须的方法，该方法是在常压下将二水磷石膏粉末、促晶剂及晶形控制剂加入到甘油-水溶液中，在60-90℃下搅拌反应30-90min后，过滤，将分离后的一段磷石膏晶须经超声分散后，再与一定比例的二水磷石膏粉末混合进行二段反应，得到高长半水磷石膏晶须。该专利工艺流程相对复杂，需要进行两段反应，过程中添加了促晶剂和晶形控制剂，增大了药剂成本，且还需要用到超声等特殊设备，对设备要求较高。该专利工艺流程相对复杂，需要进行两段反应，过程中添加了促晶剂和晶形控制剂，增大了药剂成本，且还需要用到超声等特殊设备，对设备要求较高。
4、专利cn113882021a公开了一种磷石膏高温高压法制备硫酸钙晶须的方法，该工艺将磷石膏与粉末状硅藻土按比例混合后，加入去离子水，通过高温高压法制备得到了平均长度20~30微米，长径比再3~10左右的晶须。该专利使用高温高压工艺制备硫酸钙晶须，不仅对设备要求高，能耗高，且制备出的硫酸钙晶须长度较低，长径比也不高。该专利使用高温高压工艺制备硫酸钙晶须，不仅对设备要求高，能耗高，且制备出的硫酸钙晶须长度较低，长径比也不高。
5、专利cn112941632a公开了一种常压下净化磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，所述工艺是将磷石膏经浮选除硅、有机物等杂质后与硫酸-磷酸混合制成30~40%的料浆，在90℃~100℃的的条件下常压水热反应0.5~2h，得到直径细小、长径比高的半水硫酸钙晶须。该专利在反应过程中使用的硫磷混酸的浓度较高，对设备有较强腐蚀性。该专利在反应过程中使用的硫磷混酸的浓度较高，对设备有较强腐蚀性。
6、专利cn112342624a公开了一种α-半水硫酸钙晶须的制备方法，该制备方法包括以下步骤，将二水硫酸钙晶须置于具有水的蒸压容器中位于水面上方进行蒸压，蒸压温度在120~140℃，蒸压的压力为0.2mpa~0.36mpa。该专利在制备过程中需要使用蒸压釜等特种设备，对设备要求较高，且反应温度较高，能耗也相对较高。该专利在制备过程中需要使用蒸压釜等特种设备，对设备要求较高，且反应温度较高，能耗也相对较高。
7、综上所述，虽然目前有很多关于磷石膏制备半水硫酸钙晶须的研究和专利发表，但仍存在工艺复杂、能耗高、设备要求高、料浆比低以及对设备存在严重腐蚀等问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种常压下磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，解决现有磷石膏制备半水硫酸钙晶须工艺中能耗高，设备要求高、工艺复杂、料浆比低以及对设备存在严重腐蚀的问题。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，所述方法包括以下步骤：
4、1）将磷石膏水洗去除其中的水溶性杂质后，过滤，干燥煅烧；
5、2）将煅烧后的磷石膏加水硬化后，破碎，分选，陈化，干燥；
6、3）将六水合氯化镁加入水中，搅拌溶解，然后加入硫酸得到溶液a；
7、4）将步骤2）陈化干燥后的颗粒磷石膏加入溶液a中得到料浆b，加热搅拌反应后，过滤、洗涤、干燥得到半水硫酸钙晶须。
8、优选地，步骤1）中磷石膏水洗除杂的固液比为1：（3~10），水洗温度为25~50℃。
9、优选地，步骤1）中磷石膏经过水洗除杂后，ph=6~7，二水硫酸钙含量≥96%，有机质含量≤0.3%。
10、优选地，步骤1）中所述的干燥煅烧温度130~180℃，煅烧时间1.5~4h。
11、优选地，步骤2）中所述的水化用水量为磷石膏质量的40%~60%，分选后得到的颗粒尺寸为3~5mm，陈化时间1~2d，干燥温度为45~80℃，干燥时间为2~8h。
12、优选地，步骤2通过水化硬化后破碎的方式将粉状的磷石膏变为颗粒状的磷石膏增大了其比表面积，在反应过程中降低了二次成核速率即因颗粒之间相互碰撞产生晶核的速率，另一方面也可以延长反应时间，使晶须生长更充分，提高长径比。
13、优选地，步骤3）中所述溶液a中mgcl2的质量分数为10%~20%，硫酸的质量分数为2.5%~7.5%。
14、优选地，步骤4）中配置料浆b的磷石膏与溶液a的固液比为1：（5~15）。
15、优选地，步骤4）中加热温度为90~98℃，搅拌反应的时间为1~6h。
16、优选地，步骤4）中所述的洗涤用水为沸水，洗涤方式为先用沸水洗涤3次，然后用无水乙醇洗涤一次。
17、优选地，于步骤3）中所述的干燥温度为45~80℃，干燥时间2~8h。
18、本专利技术具有以下有益效果：
19、（1）使用磷石膏粉末，在常压下，通过氯化镁-硫酸-水体系制备出了高长径比的半水硫酸钙晶须；（2）为建筑石膏及模型石膏的回收利用提供了一定的参考价值；（3）制备工艺简单，溶剂体系不存在易爆风险，反应在常压下进行，不需要高压反应器，转晶溶液酸浓相对较低，对设备腐蚀性较小且可以循环使用，有利于推广应用。
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1.一种常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于步骤1）中磷石膏水洗除杂的固液比为1：（3~10），水洗温度为25~50℃。
3.根据权利要求1所述的常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于步骤1）中磷石膏经过水洗除杂后，pH=6~7，二水硫酸钙含量≥96%，有机质含量≤0.3%。
4.根据权利要求1所述的常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于步骤1）中所述的干燥煅烧温度130~180℃，煅烧时间1.5~4h。
5.根据权利要求1所述的常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于步骤2）中所述的水化用水量为磷石膏质量的40%~60%，分选后得到的颗粒尺寸为3~5mm，陈化时间1~2d，干燥温度为45~80℃，干燥时间为2~8h。
6.根据权利要求1所述的常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于步骤3）中所述溶液A中MgCl2的质量分数为10%~20%，硫酸的质量分
7.根据权利要求1所述的常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于步骤4）中配置料浆B的磷石膏与溶液A的固液比为1：（5~15）。
8.根据权利要求1所述的常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于步骤4）中加热温度为90~98℃，搅拌反应的时间为1~6h。
9.根据权利要求1所述的常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于步骤4）中所述的洗涤用水为沸水，洗涤方式为先用沸水洗涤3次，然后用无水乙醇洗涤一次。
10.根据权利要求1中所述的常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于步骤3）中所述的干燥温度为45~80℃，干燥时间2~8h。
...【技术特征摘要】
1.一种常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于步骤1）中磷石膏水洗除杂的固液比为1：（3~10），水洗温度为25~50℃。
3.根据权利要求1所述的常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于步骤1）中磷石膏经过水洗除杂后，ph=6~7，二水硫酸钙含量≥96%，有机质含量≤0.3%。
4.根据权利要求1所述的常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于步骤1）中所述的干燥煅烧温度130~180℃，煅烧时间1.5~4h。
5.根据权利要求1所述的常压下利用磷石膏制备半水硫酸钙晶须的方法，其特征在于步骤2）中所述的水化用水量为磷石膏质量的40%~60%，分选后得到的颗粒尺寸为3~5mm，陈化时间1~2d，干燥温度为45~80℃，干燥时间为2...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹会斌，郑光明，李防，汪凤玲，孙桦林，祝贺，
申请(专利权)人：宜都兴发化工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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