Preparation, Characterization, and Formation Mechanism of Calcium Sulfate Hemihydrate Whiskers

Calcium sulfate hemihydrate whiskers were synthesized successfully via one-step hydrothermal crystallization method using phosphogypsum at 130 °C for 240 min with an initial slurry mass fraction of 2.5 wt%. The phase compositions, microstructures, thermal properties and molecular structures of asprepared samples were analyzed by XRD, ESEM, EDS, TG-DTA, and FT-IR. The influence of raw materials’ ball-milling time on the morphologies of whiskers was investigated. The effects of impurities on crystallization morphologies and length to diameter ratio(L/D) of calcium sulfate hemihydrate whiskers were studied. The results indicated that the calcium sulfate dihydrate crystalline could be translated directly into fibrous calcium sulfate hemihydrate whiskers. It was beneficial to form fine fiber structure when the ball-milling time of the raw material was 15 min. Aspect ratio of calcium sulfate hemihydrate whiskers decreased with increasing content of impurities. Moreover, the relative growth mechanism of whisker crystals via one-step hydrothermal crystallization method was discussed in detail.

磷石膏常压制备二水硫酸钙晶须机理研究

磷石膏是湿法磷酸工艺产生的大宗固体废弃物,堆存量大且对环境污染严重,因此,亟需对磷石膏进行除杂提纯以实现其高值化利用。本文以盐酸为溶剂对磷石膏进行热析提纯,得到了高品质、高长径比二水硫酸钙晶须,基于分子动力学对晶须生长机理进行了模拟。结果表明:在反应温度80℃、反应时间1.5 h、盐酸浓度4 mol/L条件下,热析提纯后磷石膏中二水硫酸钙质量分数由82.50%提升至99.80%,P_(2)O_(5)含量由1.78%(质量分数,下同)降低至0.03%,SiO_(2)含量由7.37%降低至0.02%,氟几乎完全去除,最终得到二水硫酸钙晶须制品。模拟计算表明:298 K条件下,二水硫酸钙在盐酸中比在纯水中更易溶解,且随温度升高,二水硫酸钙溶解度降低。此外,二水硫酸钙(020)面间距最小,该面硫酸钙离子排列更加紧密,有利于形成完整有序的晶体。晶须生长机制为二水硫酸钙在盐酸环境下先逐渐溶解,随着温度升高,溶液开始过饱和,析出硫酸钙晶体并形成晶核,晶体沿二水硫酸钙(020)面螺旋位错生长,形成二水硫酸钙晶须。

磷石膏制备α半水石膏的工艺及其应用研究进展

随着我国磷化工产业的不断发展,我国的磷石膏(PG)排放量正在逐年增加,堆存量巨大,严重危害生态环境。如何高效处理并利用磷石膏一直是一个亟待解决的问题。将磷石膏通过技术手段转变为性能优异的α半水石膏(α-HH),其在制备高强石膏及石膏晶须等方面具有独特的优势。简要论述了通过磷石膏制备磷α半水石膏(α-PHH)的相关研究,并分析了α-PHH绿色应用领域及发展趋势,为提升磷石膏利用的技术水平、增加其附加价值并开拓应用空间提供一定参考。

磷石膏在硫酸中的溶解性探究

以工业堆存固废磷石膏为原料,探究了磷石膏在硫酸溶液中的溶解情况。通过单因素实验,讨论了酸剂浓度、温度、溶解时间三因素对磷石膏溶解量的影响,并与晶须产量进行对比。运用正交法得到最佳溶解工艺条件为:溶解时间20 min、酸剂质量分数10%、温度90℃。

磷石膏固废在盐酸中的溶解性探究

磷石膏是湿法磷酸生产过程中副产的固体废弃物,具有产量大、杂质含量多、难处理的特点。本文以盐酸为溶剂,采用单因素实验和正交试验设计法相结合,探究固液比、溶解温度、酸剂浓度等因素对工业废弃物磷石膏在盐酸中酸溶性能的影响。通过正交试验得出溶解条件为温度80℃、固液比1∶25、酸剂浓度10%时,磷石膏溶解效果最佳,溶解率达到89.42%,最终得到洁白、针状的石膏晶须。

盐酸溶解磷石膏重结晶制备石膏晶须

以工业磷石膏为原料,使用盐酸对其进行溶解,探索了单因素试验条件(盐酸浓度、液固比、反应温度、反应时间)对磷石膏溶解率的影响,得到了磷石膏最佳溶解条件:盐酸浓度4 mol/L、液固比20 mL/g、反应温度80℃、反应时间20 min,在此条件下溶解率为86.12%;探究了控温速率对石膏晶须析出率、产物组分、结晶程度和微观显微形貌的影响规律,结果表明:降温速率差异对石膏晶须析出程度几乎没有影响;4种降温速率(0.40、0.30、0.27、0.20℃/min)下的产物均为二水硫酸钙;石膏晶须的特征衍射峰均较尖锐,形成的晶粒较大,结晶程度较高;随着降温速率的减小,石膏晶须的长径比不断增大、形貌更加均匀。研究成果为工业磷石膏的高值高效利用提供了新思路。

磷石膏晶须表面改性及其在PP中初步应用

采用硅烷偶联剂KH570对磷石膏晶须进行超声波表面改性。考察了改性时间、改性温度、改性剂用量等条件对磷石膏晶须的表面改性影响。并分析了KH570对磷石膏晶须改性作用机理。结果表明:当KH570的用量为磷石膏晶须质量的5%,改性时间为80 min,改性温度在50℃时,获得最佳的改性效果。由红外光谱分析可知磷石膏晶须表面羟基与KH570发生了化学键的作用。改性的磷石膏晶须/PP复合材料的相容性较好,复合材料力学性能较纯PP材料有所提高。

混合助晶剂促进大长径比硫酸钙晶须的调控研究

以预处理后的磷石膏为原料,氯化镁、丙三醇、丙三醇/无水乙醇、丙三醇/硬脂酸为助晶剂,采用水热法制备了硫酸钙晶须,利用XRF、SEM、XRD和FT-IR分别对硫酸钙晶须的成分含量、表面形貌、物相特征等进行了表征。结果表明,混合助晶剂能够明显增大硫酸钙晶须的长径比,提高晶须合成率,改善晶须形貌。在丙三醇/无水乙醇体系中,当V(无水乙醇)/V(丙三醇)=0.8时,硫酸钙晶须的合成率为96%,长径比可达90。在丙三醇/硬脂酸体系中,当m(硬脂酸)/m(磷石膏)=2%时,硫酸钙晶须的合成率为94%,长径比可达75。

改性石膏晶须对HDPE复合材料力学性能的影响

将改性磷石膏晶须与高密度聚乙烯(High density polyethylene,HDPE)进行共混,通过注塑成型技术制备HDPE/磷石膏晶须复合材料,采用傅立叶转换红外光谱(FI-IR)、扫描电镜(SEM)、热分析(DSC)等技术,分析改性磷石膏晶须对HDPE复合材料力学性能的影响。结果表明:改性后HDPE/磷石膏晶须复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度分别为44.33 k J/m2、25.54 MPa和473.5 MPa,与纯HDPE相比,相应提高了31.5%、6.64%和25.15%;与未改性HDPE/磷石膏晶须复合材料相比,冲击强度提高69.13%,拉伸强度与弯曲强度分别降低1.28%和9.65%。故改性后HDPE/磷石膏晶须的综合性能较好。

磷石膏的高效利用——硫酸钙晶须的制备与应用

磷石膏的高效利用是中国磷复肥行业亟需解决的问题,用磷石膏制备用途广泛、附加值高的硫酸钙晶须是途径之一。实验表明:直接水热处理磷石膏时由于磷、硅、铁、铝等杂质的影响,无法得到形貌规则的高长径比硫酸钙晶须;磷石膏经酸溶除杂后可脱除大部分杂质,再经水热—焙烧处理得到主含量大于90%(质量分数)、白度为87、长度为70～200μm、直径为1～3μm的无水硫酸钙晶须。在此基础上初步探索了硫酸钙晶须造纸工艺,借助特种乳化剂和粘结剂的作用,得到白度大于85、横/纵向撕裂度大于600 mN的石膏晶须纸。

磷石膏水热法合成硫酸钙晶须

以磷石膏为原料,二水合硫酸钙、硫酸镁、甘油为添加剂,采用水热法合成硫酸钙晶须,考察了料浆含量、反应温度、反应时间、体系pH等因素对晶须的直径和长径比的影响;并采用SEM技术观察硫酸钙晶须的形貌。实验结果表明,当磷石膏含量2.5%(w)、反应温度130℃、反应时间4 h、体系pH 4时,制备得到的硫酸钙晶须长径比为56.24,平均直径为0.17μm。SEM表征结果显示,硫酸钙晶须形貌规整、分散均匀、直径较小,达百纳米级。

磷石膏制备硫酸钙晶须的初步研究

以磷石膏为原料,直接采用水热法制备硫酸钙晶须,为磷石膏制备硫酸钙晶须的工业化生产提供重要理论依据。实验考察反应温度、料浆初始pH、反应时间、料浆浓度及磷石膏粒度对生成硫酸钙晶须的影响,用扫描电镜观察硫酸钙晶须的形貌,并通过偏光显微镜和图像分析软件分析不同反应条件下制备的硫酸钙晶须的直径和长度。结果表明：反应温度为130~140℃,料浆初始pH为4.0,反应时间为4 h,料浆质量分数为5%,原料粒度为50~75μm是生成硫酸钙晶须的最佳反应条件,在此条件下可制备出平均直径为2μm,长径比为42的硫酸钙晶须产品。

石膏晶须制备的研究进展

介绍了目前石膏晶须的制备方法,重点阐述了在湿法磷酸生产中制造石膏晶须的绿色化学工艺。

以废弃磷石膏为原料水热合成碳酸钙晶须的研究

以废弃磷石膏为钙源水热合成碳酸钙晶须，研究了不同反应前驱物和添加剂对碳酸钙样品晶形的影响，利用奥林巴斯显微镜和扫描电镜（SEM）观察晶体形貌，并用X衍射（XRD）和红外光谱（FTIR）对样品进行了表征。实验结果表明，采用柠檬酸钠为添加剂，在反应时间12h，反应温度120℃，柠檬酸钠浓度2％的工艺条件下，可制得晶须长度约为50～120μm、长径比为40～100：1、大小相对均匀的文石型碳酸钙晶须。同时，实验还制得了形貌独特的稻草捆状和竹叶状碳酸钙晶体。

磷石膏预处理工艺对硫酸钙晶须性能影响的研究

磷石膏预处理工艺对制备出性能优良的硫酸钙晶须起关键作用。本文系统地研究了水洗、石灰中和、球磨、浮选、筛分、水洗球磨、石灰中和球磨等预处理工艺对硫酸钙晶须性能的影响,分析了不同预处理工艺的效果、存在的问题及其可行性。结果表明:磷石膏中可溶性P2O5和F对硫酸钙晶须性能影响较大,磷石膏经过预处理后,制备的硫酸钙晶须形貌较规则,表面较光滑,其中水洗球磨预处理效果最好,其次是水洗与石灰中和球磨,最差的是球磨。

晶形助长剂对磷石膏制硫酸钙晶须性能的影响

借助X射线衍射、扫描电子显微镜等分析方法,研究了晶形助长剂对以磷石膏为原料水热法制备硫酸钙晶须生长行为的影响。结果表明,以磷石膏为原料制备硫酸钙晶须适宜的晶形助长剂为氯化镁(掺量为磷石膏质量的1.0%),其次为十二烷基磺酸钠,效果最差的是硫酸铝。

一种副产石膏晶须的湿法磷酸新工艺

将传统湿法磷酸的浸取过程分为磷矿分解和石膏结晶两个过程,分别在两个化学反应器中进行。在这两个相互独立的反应器中间添加液固分离装置,不仅能使副产物磷石膏的白度提高到95%以上,而且,在结晶反应温度为90℃、硫酸质量分数为30%、加料方式采用一次性加料、陈化时间为40 min、搅拌强度为250 r/min条件下,能得到长径比达到50以上的磷石膏晶须。

磷石膏制备硫酸钙晶须的条件研究

磷石膏是湿法制备磷酸过程中产生的固体废渣,既会对环境产生污染,又会造成资源浪费。为提高废料磷石膏的综合利用价值,研究了以磷石膏原料制备硫酸钙晶须,考察了原料预处理、料浆浓度、晶型助长剂和pH对硫酸钙晶须产率和形貌的影响。用扫描电镜(SEM)、图像颗粒分析显微镜和X射线衍射(XRD)对产品进行观察和检测。结果表明,通过原料的预处理,可得到最佳反应条件:料浆质量分数为2%、采用硫酸镁为晶型助长剂、pH为3。在此条件下,晶须产率可达36.4%,平均长径比可达60,产品为半水硫酸钙晶须。

用盐酸溶解工业磷石膏重结晶法制备硫酸钙晶须

研究了以磷石膏为原料，以盐酸溶解、重结晶法制备高纯硫酸钙晶须。采用常规方法、XRD和扫描电镜分析和表征磷石膏原料和硫酸钙晶须产品。结果表明，盐酸溶解、重结晶法制备硫酸钙晶须的最优条件为：固液质量体积比50g／500mL，溶解温度约70℃，HCl浓度2．0～2．5mol／L，反应时间1．0h；得到高纯硫酸钙后，加入体积分数为1．0％的HCl溶液，同时加入质量浓度0．5g／L的MgCl2溶液，加热至沸腾（约95℃），待溶液中长出絮状物后继续反应1．0h，快速过滤干燥即得硫酸钙晶须产品，产品中硫酸钙质量分数大于99．0％，白度大于95．0％，晶须直径1～4μm，长度20-400μm，长径比达100。重结晶法制备硫酸钙晶须对磷石膏质量及反应条件精度要求较低，易于实现规模化工业生产。

磷石膏制备硫酸钙晶须及晶须造纸应用的研究进展

简述了硫酸钙晶须的性质及晶须生长机理,介绍了硫酸钙晶须的两种常用制备方法——水热法和常压酸化法,分析了水热法工艺条件对晶须生长的影响。重点探讨了磷石膏预处理方式及其对晶须形貌的影响,对硫酸钙晶须制备与改性添加剂及其作用机理做了全面阐述。详细介绍了硫酸钙晶须应用于造纸的研究情况,并对晶须溶解、与纸纤维相容性、白度和强度的提高等硫酸钙晶须应用于造纸工业的突出问题做了重点分析。最后,指出磷石膏的选择性预处理、晶须制备与改性添加剂、工艺条件对晶须性能的影响以及晶须性能与纸张性能的定量关系是今后的主要研究方向。