[00954661]磷石膏基改性硫酸钙晶须制备工艺及工业生产

项目简要技术说明：该项目基于溶解-结晶机理，充分利用工业磷石膏渣中的硫酸钙资源，开发了醇水体系制备硫酸钙晶须的新工艺。在醇-水热反应体系中，丙三醇中的羟基能与石膏结合形成氢键，促进石膏的溶解，增大反应溶液中硫酸钙的过饱和度，增大结晶驱动力，同时能够降低半水硫酸钙晶须形成所需的温度和压力，使晶须生长速度加快；丙三醇参与了半水硫酸钙晶须生长过程，促进了半水硫酸钙晶核的形成以及沿着c轴方向生长；抑制磷石膏中的杂质往硫酸钙晶面上的迁移吸附，使杂质作用呈惰性，改善产物形貌。基于醇反应体系，该项目开拓了常压条件制备硫酸钙晶须的工艺，在制备硫酸钙晶须的过程中添加改性剂（有机改性剂通过化学吸附和物理吸附的作用覆盖在硫酸钙晶须表面从而阻碍其水化），实现了硫酸钙晶须制备及改性反应过程和反应装置的一体化。项目主要技术性能指标：1采用常温快显抗硅干扰铋盐-抗坏血酸-钼蓝分光光度法，开展了高含硅磷石膏中可溶磷含量的测试。该方法可溶磷检出限达26UG/l，硅杂质含量(以SIO<,2>计)在0～5G/l范围内对测定无干扰，所得线性回归方程相关系数为0.9996，表观摩尔吸光系数为3.22×104l/(MOl·cM)，加标回收率在97.55%以上。该方法以抗坏血酸为还原剂，以硝酸铋做催化剂，可在常温下使铋磷钼蓝迅速显色而不生成铋硅钼蓝，从而有效避免硅杂质的干扰，提高了磷石膏中可溶磷含量的测试精度,可促进对高杂质磷石膏的开发和利用研究。2以磷石膏废渣为原料，以蒸压醇-水热法（丙三醇/水）制备出了晶形良好的硫酸钙晶须，同时探讨了单一助晶剂体系和混合助晶剂体系对制备硫酸钙晶须的影响。在球磨时间1.5H、料浆初始固液比1：10、丙三醇添加量为V丙三醇/V溶液=0.5、反应温度140℃、反应时间2H、无需调节料浆初始pH值的情况下，产物主要成分为六方晶系caSO4·0.5H<,2>O，直径1～3UM，晶须长径比为45左右，产率约95%，产物可溶磷含量由原样的0.41%降至0.21%。同时在丙三醇/硬脂酸体系中，当M(硬脂酸)/M(磷石膏)=2%时，硫酸钙晶须的长径比可达75，产率为94%；在丙三醇/乙醇体系中，当V(乙醇)/V(丙三醇)=0.8时，硫酸钙晶须的长径比可达90，产率为96%。该改进工艺解决了常规助晶剂体系制备出的硫酸钙晶须长径比小，适用范围受限制等问题。3开发了常压开放体系中硫酸钙晶须的制备与改性一体化工艺。在常压条件下，球磨时间1.5H、初始固液比为1:5～1:25、丙三醇的添加量V丙三醇/V溶液=0.6:1～3:1、反应温度为90～140℃、反应时间为1.5～2H，使原料全部转化为产物，再加入0.1%～5%的改性剂，改性时间为5～60MIN。获得的产物均为半水硫酸钙晶须：长度可达83UM，最大直径为1.33UM，长径比可达118，产率达96%，改性率达99.9%。该工艺克服了硫酸钙晶须制备与改性过程中存在的原料纯度要求高、合成温度和压力高、能耗高、生产工艺复杂、设备要求高等技术工艺缺陷，是一种工艺简单，操作便捷，易于工业化生产改性硫酸钙晶须的方法。4开展了常压开放体系20l和50l的硫酸钙晶须制备改性一体化放大试验，实现了500l量级制备改性硫酸钙晶须的工业生产。工业生产制备硫酸钙晶须一次性可投预处理磷石膏50公斤以上，反应时间2～3小时，改性硫酸钙晶须的长径比达110，产率达85～95%，改性率达99%。