一種柱狀半水石膏的制備及濾液處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及石膏，特別涉及可以用作建筑、塑料、橡膠、涂料中的半水石膏的制備。
【背景技術】
[0002] 石膏是硫酸鹽礦物，其化學分子式為CaS〇4 · 2H20。石膏可以脫水形成硬石膏，在自 然界中他們都呈一種亞穩定狀態，在一定條件下可互相轉化。天然石膏主要價值是它在不 同溫度條件下加熱，其煅燒產物具有不同的特征。如將天然石膏加熱到65~70°C時開始脫 水，變成半水石膏;加熱到200 °C以內逐漸脫水，半水石膏部分變為無水石膏，但與水接觸很 快凝結變為二水石膏;加熱到200~300°C，主要成為無水石膏，凝結變慢，但強度增大;加熱 到300~450°C時的產物為無水石膏，凝結變快，但強度較低；加熱到400~700°C之間，化學 成分不變，成為一種新變種一一 "燒死"石膏，其極難溶于水，加水后也不凝結;繼續加熱到 800°C時，無水石膏變得凝結緩慢和硬化;加熱到800~100(TC時，生成游離石灰，獲得正常 的極有價值的普通煅燒石膏；半水石膏主要作石膏的預制品，如石膏板、墻體構件、隔熱筒 瓦、建筑裝飾品等。石膏建筑制品具有防火、隔熱、吸音、收縮率小和可釘、可鋸、可粘結及體 重輕、抗震性能好等特點[石膏的特征及用途[J].山東國土資源，2005，21B: 46 ]。
[0003] 磷石膏是濕法磷酸生產過程中排放的工業廢渣，由于生產流程的不同而會含有二 水石霄（CaSCU · 2H2〇)和半水石霄（CaSCU · 〇.5H2〇)以二水石霄為主要成份。此外還含有少 量未分解的磷礦粉、游離磷酸、磷酸鐵、磷酸鋁和氟硅酸鹽等雜質;全世界磷石膏的年排放 量接近2億噸，我國磷石膏的年排放量也超過1000萬噸。這不僅占用大量土地，而且嚴重地 污染了環境[席美云.磷石膏的綜合利用[J].環境科學與技術，2001，（3):10~13]。
[0004] 何花在利用磷石膏時，對其進行水洗預處理，以除去渣中的雜質，避免雜質對石膏 形貌的影響[何花.磷石膏基醇-水熱法制備大長徑比改性硫酸鈣晶須研究[J].西南科技大 學，2014:17]。用水對磷石膏進行處理，產生的廢水將污染環境。
[0005] 孫紅娟等人將獲得的磷石膏粉與稀酸混合，獲得含鈣和硫酸根離子及不溶物的酸 性混合液，過濾，得到酸性濾液，將獲得的酸性濾液晶化結晶，獲得硫酸鈣晶須[孫紅娟，梁 亞琴，彭同江，等.一種用磷石膏制備硫酸鈣晶須的方法[P]，中國，201510007196.1]。該工 藝用酸(硝酸或鹽酸)對磷石膏中的有用物質進行提取，酸將腐蝕設備，容易揮發，對環境造 成污染。
[0006] 綜上所述，利用現有技術所制備的柱狀石膏(硫酸鈣晶須），將產生環境污染，工藝 復雜，不能適應社會的需要。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是針對已有技術方案的不足，提供一種低成本、高效率的半水石膏 的制備方法，不但使制得的半水石膏為柱狀，而且能解決其生產過程中對環境的污染問題。
[0008] 本發明的技術方案是:一種柱狀半水石膏的制備方法，其特征在于，依次包括下述 步驟：
[0009] A、磷石膏預處理:將磷石膏裝入陶瓷球磨機中，加入雜質穩定劑，加入水，進行球 磨2h;其中雜質穩定劑為石灰、石灰石、電石渣中的一種，加入量為磷石膏質量的1~10%; 水的加入量為磷石霄質量的500-1000% ;
[0010] B、柱狀半水石膏的制備:在步驟A得到的預處理石膏倒入帶冷凝回流裝置的燒瓶 中，加入雜質難溶劑，形狀調節劑，混合均勻后，用油浴進行加熱反應，反應溫度為90-120 °C;反應時間為1~3小時;反應結束后、冷卻、過濾、將固體烘干，得到柱狀半水石膏;其中雜 質難容劑為甘油、三羥甲基丙烷、三乙二醇中的一種，加入量為磷石膏質量500~1000%;形 狀調節劑為溴化十六烷基三甲銨、丁二酸、十二烷基磺酸鈉中的一種，加入量為磷石膏質量 1 ~10% ;
[0011] c、濾液處理:濾液中加入絮凝劑，對濾液中的雜質進行沉淀，過濾后的濾液可循環 利用，沉淀物可用于制備磷酸;其中絮凝劑為淀粉、明膠、羥甲基纖維素中的一種，加入量為 溶液質量的1 %。
[0012] 本發明用雜質穩定劑與雜質進行反應生成難容的物質(磷酸鈣、氟化鈣)對雜質進 行穩定，避免雜質元素在溶液中溶解，避免雜質對半水石膏形貌的影響；用雜質難容溶劑為 溶液，進一步避免雜質溶解，對石膏形貌產生影響;通過加入形貌調控劑，控制石膏的形貌 生長，從而實現半水石膏形貌可控，得到柱狀的半水石膏。由于在濾液中加入了絮凝劑，能 對濾液中的雜質進行快速沉淀，以便于除去，避免雜質在體系中循環影響產品質量。
[0013] 本方法用磷化工產生的廢渣制備半水石膏，對其形貌進行調控，得到柱狀半水石 膏，該石膏具有強度高的特點，作為塑料、橡膠、涂料的填料，可提高其強度;作為石膏板材， 也可得到較高的強度。本方法具有工藝簡單，成本低的特點，適合工業化生產。
【具體實施方式】
[0014] 以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0015] 表1列出了編號為1~13的13個實施例第一步工藝:根據表1不同的實施例確定石 灰、石灰石、電石渣、水的加入量，對磷石膏進行預處理。
[0016] 表1:磷石膏預處理(單位:g)
[0017]
[0019] B、柱狀半水石膏的制備
[0020] 在步驟A得到的預處理石膏倒入帶冷凝回流裝置的燒瓶中，加入雜質難溶劑，形狀 調節劑，混合均勻后，加熱反應，反應結束后、冷卻、過濾、將固體烘干，得到半水石膏；確定 雜質難溶劑、形狀調節劑的種類和加入量，確定反應溫度和時間。
[0021 ]表2:柱狀半水石膏的制備(單位:g)
[0022]
[0023] (3)濾液的處理
[0024] 在步驟B得到的濾液中，加入絮凝劑，對濾液中的雜質進行沉淀，過濾后的濾液可 循環利用，沉淀物可用于制備磷酸;其中絮凝劑為淀粉、明膠、羥甲基纖維素中的一種，加入 量為溶液質量的1 %。實施例1~4，絮凝劑為淀粉;實施例5~9絮凝劑為明膠;實施例10~13 絮凝劑為羥甲基纖維素，均能將雜質進行除去。
[0025] 本專利實施例1~13均可實施，并能達到發明目的，得到結晶較好的柱狀半水石 膏。濾液經本發明方法處理后能循環利用。
【主權項】
1. 一種柱狀半水石膏的制備及濾液處理方法，其特征在于，依次包括下述步驟： A、 磷石膏預處理:將磷石膏裝入陶瓷球磨機中，加入雜質穩定劑，加入水，進行球磨2h; 其中雜質穩定劑為石灰、石灰石、電石渣中的一種，加入量為磷石膏質量的1~10%;水的加 入量為磷石霄質量的50CK1000%; B、 柱狀半水石膏的制備:在步驟A得到的預處理石膏倒入帶冷凝回流裝置的燒瓶中，加 入雜質難溶劑，形狀調節劑，混合均勻后，用油浴進行加熱反應，反應溫度為90-120°C ;反應 時間為1~3小時;反應結束后、冷卻、過濾、將固體烘干，得到柱狀半水石膏和濾液； C、 濾液處理:濾液中加入絮凝劑，對濾液中的雜質進行沉淀，過濾后的濾液可循環利 用，沉淀物可用于制備磷酸;其中絮凝劑為淀粉、明膠、羥甲基纖維素中的一種，加入量為溶 液質量的1%。2. 根據權利要求1所述柱狀半水石膏的制備及濾液處理方法，其特征在于，所述的雜質 難容劑為甘油、三羥甲基丙烷、三乙二醇中的一種，加入量為磷石膏質量500~1000%;所述 的形狀調節劑為溴化十六烷基三甲銨、丁二酸、十二烷基磺酸鈉中的一種，加入量為磷石膏 質量1~10%。
【專利摘要】本發明公開了一種柱狀半水石膏的制備及濾液處理方法，它是將磷化工產生的石膏裝入陶瓷球磨機中，加入雜質穩定劑，加入水，進行球磨；將球磨后的石膏倒入帶冷凝回流裝置的燒瓶中，加入雜質難溶劑，形狀調節劑，混合均勻后，進行加熱反應，反應結束后、冷卻、過濾、將固體烘干，得到柱狀半水石膏；在濾液中，加入絮凝劑，對濾液中的雜質進行沉淀，過濾后的濾液可循環利用。本專利具有工藝簡單，成本低的特點，適合工業化生產。
【IPC分類】C01F11/46
【公開號】CN105645454
【申請號】
【發明人】譚宏斌, 吳傳龍, 賀小春, 董發勤, 何平, 徐忠慧
【申請人】西南科技大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月4日