[发明专利]一种硫磷混酸法制备石膏晶须的方法

说明书

本发明提供一种利硫磷混酸法制备石膏晶须的方法，该方法包括以下步骤：1)将高镁磷尾矿与盐酸混合后，进行酸解反应，待所述酸解反应结束后，抽滤，洗涤，得到酸解液A和硅渣；2)将所述酸解液A油浴升温至一定温度后，加入H₃PO₄溶液和H₂SO₄溶液，沉淀反应一段时间，然后，陈化，抽滤，洗涤，干燥，得到石膏晶须。本发明采利用磷酸降低硫酸钙溶解度，促使晶核更快的析出，从而使得晶核充分生长，进而使得本发明可制得分布均匀且长径比在60‑80的石膏晶须，且本发明过程简单，操作灵活方便，所得的产品附加值高，为磷尾矿的综合利用及进一步工业化提供理论支持，有效解决了磷尾矿造成的环境污染，改善了生态环境，具有巨大经济、社会、环境效益。

技术领域

本发明涉及废弃物资源化利用技术领域，特别涉及一种硫磷混酸法制备石膏晶须的方法。

背景技术

高镁磷尾矿实质是一种工业废弃物，主要来自于选矿提取精矿以后剩下的尾矿渣，按细分属于工业固体废弃物之中的矿业固体废弃物。目前，高镁磷尾矿的处理及利用现状严峻，长期得不到有效处理的磷尾矿堆积如山，给环境造成了严重的污染，又是资源的一种浪费，所以处理磷尾矿是目前磷化工研究面临的重要课题。

硫酸钙晶须(Calcium Sulfate Whisker，CSW)，即石膏晶须是一种具有广阔前景的资源化产品。硫酸钙晶须是一种纤维状或针状的高长径比单晶，呈灰色、白色的蓬松粉末，具有强度高、热稳定性好、抗化学腐蚀、相容性等优点，其价格与其他类型的晶须相比更加便宜。因此，硫酸钙晶须被广泛应用于橡胶、塑料、沥青、造纸等领域。用高镁磷尾矿为原料来制备硫酸钙晶须在成本节约、废弃物资源化和环境保护等方面有积极意义。

现有技术制备石膏晶须的方法主要包括常压酸化法、水压热法以及有机媒介法三种。常压酸化法是指在室温和酸性条件下使高浓度的二水石膏悬浮液转变为针状硫酸钙晶须，而水压热法是指将含量小于2％的二水石膏悬浮液加到水压热容器中，在饱和蒸汽压下使二水石膏转化为针状半水石膏，再经晶型稳定化处理得到半水硫酸钙晶须。水压热法是以高压釜为反应设备，在较高的温度和压力下使其转化为结晶，该过程能耗较大；有机媒介法通常是以含有Ca²⁺的有机溶液与含SO₄^2-的有机溶液以一定体积比混合使其反应以合成硫酸钙晶须，但因为其成本较较高，且操作难度较大，不利于工业化大规模生产。而常压酸化法不需要压热器，制备工艺简单，且原料浓度较大，理论上制备成本大大降低，易于工业化生产。该法简单有效，不仅节省了水热反应工序，而且生产成本底，操作简单，产量大，有利于工业化大规模生产。

此前，已有通过盐酸分解高镁磷尾矿制备硫酸钙晶须的方法，如公告号为CN107419335 A的中国发明专利公开了一种盐酸法循环分解磷石膏和磷尾矿制备硫酸钙晶须的方法，该方法可同时处理磷尾矿与磷石膏，并制备出二水硫酸钙晶须，但其制备的晶须长径比分布较广，不均匀；公告号为CN 110467213 A的中国发明专利公开了一种利用高镁磷尾矿制备硫酸钙晶须的方法，其重点通过调节制备硫酸钙晶须过程中的磷酸根离子、镁离子、氢离子和铁离子中的浓度，来促进晶须生长，最终其长径比可达50-110，但其调节浓度过程中会增加成本的投入，不利于大批量生产；公告号为CN 109250736 A的中国发明专利公开了一种利用反浮选磷尾矿制备活性氧化镁的方法，其通过盐酸法酸磷矿反浮选脱镁尾矿生产活性氧化镁且副产物为硫酸钙晶须，工艺简单，能耗低，但最终制备的硫酸钙晶品质一般；公告号为CN107098372A的中国发明专利公开了一种盐酸分解磷尾矿制取硫酸钙晶须和氢氧化镁的方法，其能同时制备较高品质硫酸钙晶须、氢氧化镁、磷酸铵镁晶体，但工艺较长，操作较为复杂；公告号为CN 107043956 A的中国发明专利公开了一种盐酸和磷尾矿制取硫酸钙晶须和氢氧化镁的方法，其能同时制备氢氧化镁和硫酸钙晶须，整个生产工艺简单且全封闭循环，但其能耗较高，生产过程中较难操控；公告号为CN 106495191 A的中国发明专利公开了一种盐酸分解磷尾矿制取氢氧化镁和硫酸钙的方法，其生产工艺简单，且能达到清洁生产，但制备出的硫酸钙晶须较为分散。