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专利名称：工业副产石膏制备多种硫酸钙粉体的方法以及硫酸钙粉体

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111048817.2

专利申请（专利权）人：西南开云优惠体育网页版入口大学
权利人地址：四川省绵阳市涪城区青龙大道59号西南开云优惠体育网页版入口大学

专利发明（设计）人：孙红娟,王倩,彭同江,丁文金

专利摘要：本发明提供了一种工业副产石膏制备多种硫酸钙粉体的方法以及硫酸钙粉体，所述方法包括：将工业副产石膏溶于酸溶液获得粗制硫酸钙酸性溶液，过滤获得精制硫酸钙酸性溶液；加入浓硫酸或浓硫酸和乙醇溶液，获得第一二水硫酸钙悬浊液或半水硫酸钙悬浊液；将第一二水硫酸钙悬浊液过滤后获得第一滤饼和第一滤液，将半水硫酸钙悬浊液过滤后获得第二滤饼和第二滤液；调节第一滤液和第二滤液的pH，获得黄钾铁矾类矿物悬浊液；过滤后获得第三滤饼和第三滤液；调节第三滤液的pH，获得第二二水硫酸钙悬浊液；将第二二水硫酸钙悬浊液过滤，获得第四滤饼和第四滤液。本发明的制备方法原料来源广泛、工艺简单条件温和、所得硫酸钙粉体白度和纯度高。

主权利要求：
1.一种工业副产石膏制备多种硫酸钙粉体的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将工业副产石膏溶于酸溶液，获得粗制硫酸钙酸性溶液；
将所述粗制硫酸钙酸性溶液过滤，获得精制硫酸钙酸性溶液；
将所述精制硫酸钙酸性溶液与浓硫酸混合，获得第一二水硫酸钙悬浊液；将所述第一二水硫酸钙悬浊液过滤后获得第一滤饼和第一滤液，所述第一滤饼洗涤后干燥，获得第一二水硫酸钙粉体；第一二水硫酸钙粉体的微观形貌为片状，片径为5～60μm；
或将所述精制硫酸钙酸性溶液与浓硫酸混合后，再加入无水乙醇，获得半水硫酸钙悬浊液；将所述半水硫酸钙悬浊液过滤后获得第二滤饼和第二滤液，所述第二滤饼洗涤后干燥，获得半水硫酸钙粉体；半水硫酸钙粉体的微观形貌包括片状和板状，片状微观形貌的片径为5～40μm，板状微观形貌的晶体长度为5～40μm，厚度为0.5～2μm；
利用碱性助剂调节所述第一滤液或第二滤液的pH，获得黄色的黄钾铁矾类矿物悬浊液；
将所述黄钾铁矾类矿物悬浊液过滤后获得第三滤饼和第三滤液，所述第三滤饼洗涤后干燥，得到粗制黄钾铁矾类矿物粉体；所述黄钾铁矾类矿物包括黄钠铁矾、黄钾铁矾或黄铵铁矾中至少一种；
利用钙质碱性物调节所述第三滤液的pH，获得灰白色的第二二水硫酸钙悬浊液；
将所述第二二水硫酸钙悬浊液过滤，获得第四滤饼和第四滤液，将所述第四滤饼干燥后，获得第二二水硫酸钙粉体；第二二水硫酸钙粉体微观形貌为纤维状，长度为50～600μm，直径为5～15μm；
所述碱性助剂将所述第一滤液或第二滤液的pH调节为1.5 3；
~
所述酸溶液的浓度为1 3mol/L，所述将工业副产石膏溶于酸溶液的温度为70 100℃，~ ~溶解时间为1 4h；所述工业副产石膏与酸溶液按质量体积比1:4 1:12kg/L溶解；
~ ~
将所述精制硫酸钙酸性溶液与浓硫酸混合后于80 100℃反应1 6h，再加入无水乙醇于~ ~
80 100℃反应1 6h；
~ ~
所述精制硫酸钙酸性溶液与浓硫酸混合的容积比为1:1 100:1L/L，所述精制硫酸钙酸~性溶液与无水乙醇混合的容积比为1:1 20:1L/L；
~
所述酸溶液包括盐酸、硝酸、柠檬酸、醋酸、磷酸溶液中的一种或多种；
所述碱性助剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铵的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的工业副产石膏制备多种硫酸钙粉体的方法，其特征在于，所述钙质碱性物将所述第三滤液的pH调节为6.5 7.5。
~
3.根据权利要求1所述的工业副产石膏制备多种硫酸钙粉体的方法，其特征在于，所述黄钾铁矾类矿物悬浊液为黄色。
4.根据权利要求1所述的工业副产石膏制备多种硫酸钙粉体的方法，其特征在于，所述钙质碱性物包括石灰石、生石灰、熟石灰、电石渣中的一种或多种。 说明书 : 工业副产石膏制备多种硫酸钙粉体的方法以及硫酸钙粉体技术领域[0001] 本发明涉及固体废弃物处理与资源化利用技术领域，具体来讲，涉及一种工业副产石膏制备多种硫酸钙粉体的方法以及硫酸钙粉体。背景技术[0002] 作为工业生产排放出的工业废渣，我国工业副产石膏产生量巨大。工业副产石膏的堆存，不仅占用大量土地，增加企业生产成本，还造成环境污染。堆放过程中，工业副产石膏中水分的蒸发使周围空气呈酸性，且工业副产石膏中可溶性磷、氟、硫等杂质随地表水渗入地下，使地下水磷、氟、硫等含量超标。工业副产石膏对土壤、大气和水系的污染不仅降低了农作物产量和质量，而且影响了当地居民健康，已引起氟骨病、氟斑牙等很多地方病例，造成的损失不可估量。在环境保护的要求下，如何有效地处理大量堆积的工业副产石膏已经成为我国乃至世界范围内一个迫在眉睫的问题。[0003] 工业副产石膏的主要成分为CaSO4·2H2O(即二水硫酸钙)，利用工业副产石膏作为原料或掺料，经过改性，消除杂质对其性能的影响，可以代替天然石膏生产石膏建材。[0004] 综上所述，工业副产石膏中杂质含量较多，不能直接进行利用。如何利用简单有效的工艺条件对副产石膏进行处理，从而使工业副产石膏变成有用、高价值的材料是很有意义的。发明内容[0005] 本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种原料工业副产石膏来源广、成本低，能够减少工业副产石膏对环境的：，并实现低附加值资源的高附加值利用的多种硫酸钙粉体的制备方法。又如，本发明的另一目的之一在于提供一种白度高、纯度高、产物尺寸小、可不用研磨直接使用的硫酸钙粉体。[0006] 为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种工业副产石膏制备多种硫酸钙粉体的方法，所述方法包括以下步骤：[0007] 将工业副产石膏溶于酸溶液，获得粗制硫酸钙酸性溶液；[0008] 将所述粗制硫酸钙酸性溶液过滤，获得精制硫酸钙酸性溶液；[0009] 将所述精制硫酸钙酸性溶液与浓硫酸混合，获得第一二水硫酸钙悬浊液；将所述第一二水硫酸钙悬浊液过滤后获得第一滤饼和第一滤液，所述第一滤饼洗涤后干燥，获得第一二水硫酸钙粉体；[0010] 或将所述精制硫酸钙酸性溶液与浓硫酸混合后，再加入无水乙醇，获得半水硫酸钙悬浊液；将所述半水硫酸钙悬浊液过滤后获得第二滤饼和第二滤液，所述第二滤饼洗涤后干燥，获得半水硫酸钙粉体；[0011] 利用碱性助剂调节所述第一滤液和第二滤液的pH，获得黄色的黄钾铁矾类矿物悬浊液；[0012] 将所述黄钾铁矾类矿物悬浊液过滤后获得第三滤饼和第三滤液，所述第三滤饼洗涤后干燥，得到粗制黄钾铁矾类矿物粉体；[0013] 利用钙质碱性物调节所述第三滤液的pH，获得灰白色的第二二水硫酸钙悬浊液；[0014] 将所述第二二水硫酸钙悬浊液过滤，获得第四滤饼和第四滤液，将所述第三滤饼干燥后，获得第二二水硫酸钙粉体。[0015] 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述碱性助剂将所述第一滤液和第二滤液的pH调节为1.5～3，所述钙质碱性物将所述第三滤液的pH调节为6.5～7.5。[0016] 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述黄钾铁矾类矿物悬浊液可为黄色，所述第二二水硫酸钙悬浊液可为灰白色。[0017] 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述黄钾铁矾类矿物可包括黄钠铁矾、黄钾铁矾或黄铵铁矾中至少一种。[0018] 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述酸溶液的浓度可为1～3mol/L，所述将工业副产石膏溶于酸溶液的温度可为70～100℃，溶解时间可为1～4h；[0019] 将所述精制硫酸钙酸性溶液可与浓硫酸混合后于80～100℃反应1～6h；[0020] 将所述精制硫酸钙酸性溶液可与浓硫酸混合后于80～100℃反应1～6h，再加入无水乙醇于80～100℃反应1～6h。[0021] 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述工业副产石膏与酸溶液可按质量体积比1:4～1:12kg/L溶解，所述酸溶液可包括盐酸、硝酸、柠檬酸、醋酸、磷酸溶液中的一种或多种。[0022] 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述碱性助剂可包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铵的一种或多种，所述碱性钙质物可包括石灰石、生石灰、熟石灰、电石渣中的一种或多种。[0023] 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述精制硫酸钙酸性溶液与浓硫酸混合的容积比可为1:1～100:1L/L，所述精制硫酸钙酸性溶液与无水乙醇混合的容积比可为1:1～20:1L/L。[0024] 本发明的另一方面提供了一种硫酸钙粉体，所述硫酸钙粉体可采用如上任意一项所述的方法制备得到，所述硫酸钙粉体可包括第一二水硫酸钙粉体、第二二水硫酸钙粉体、和半水硫酸钙粉体中的一种或多种。[0025] 在本发明另一方面的一个示例性实施例中，所述第一二水硫酸钙粉体的微观形貌可为片状，片径可为5～60μm；所述半水硫酸钙粉体的微观形貌可包括片状和板状，片状微观形貌的片径可为5～40μm，板状微观形貌的晶体长度可为5～40μm，厚度可为0.5～2μm；所述第二二水硫酸钙粉体的微观形貌可为纤维状，长度可为50～600μm，直径可为5～15μm。[0026] 与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：[0027] (1)本发明的制备方法以工业副产石膏为原料，原料来源广、成本低，属于固废利用资源化范畴，实现了低附加值资源的高附加值利用，可以减少工业副产石膏对环境的：，对资源保护、节约具有重要的生态保护与可持续发展意义；[0028] (2)相比于其他硫酸钙制备方法，本发明的制备方法没有加入晶型控制剂，助剂使用少；[0029] (3)本发明的制备方法无需高压水热釜，工艺简单条件温和，成本低廉，生产周期短，过程易控，且容易放大，便于实现工业化生产；[0030] (4)本发明的制备方法可以在不同环节制备得到两种物相和不同微观形貌的硫酸钙；[0031] (5)本发明的制备方法将工业副产石膏中的硫酸钙通过酸作用溶于溶液中，再通过调整温度、水活度，利用硫酸根的同离子效应使硫酸钙结晶出来(溶解?结晶两步法)，以本发明所述的方法制备的多种硫酸钙粉体，白度可达99％，杂质含量较少且得到的产物尺寸较。锸欠厶，不用进行研磨就可以直接使用；[0032] (6)本发明的制备方法不仅获得了不同相貌、不同物相的硫酸钙粉体，还对制备过程中产生的酸性滤液进行了处理，通过调节pH值使其中有价组分得到提。铣闪舜种苹萍靥嗫笪(主要是黄钠铁矾、黄钾铁矾或黄铵铁矾)。附图说明[0033] 图1示出了本发明方法的一个示例性实施例的工艺流程图；[0034] 图2示出了本发明的示例所用的钛石膏原样的100倍光学显微镜图；[0035] 图3示出了本发明的示例所用的钛石膏原样的XRD图谱；[0036] 图4示出了本发明的示例1所得产品A1的400倍光学显微镜图；[0037] 图5示出了本发明的示例1所得产品A1的XRD图谱；[0038] 图6示出了本发明的示例1所得产品A2的40倍光学显微镜图；[0039] 图7示出了本发明的示例2所得产品B1的100倍光学显微镜图；[0040] 图8示出了本发明的示例2所得产品B1的XRD图谱；[0041] 图9示出了本发明的示例2所得产品B2的1000光学显微镜图；[0042] 图10示出了本发明的示例3所得产品C1的200倍光学显微镜图；[0043] 图11示出了本发明的示例3所得产品C1的XRD图谱；[0044] 图12示出了本发明的示例3所得产品C2的100倍光学显微镜图。[0045] 附图说明：[0046] 附图中的XRD图谱的纵坐标表示强度(Intensity)，单位为a.u.(arbitraryunit)。具体实施方式[0047] 在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的工业副产石膏制备多种硫酸钙粉体的方法以及硫酸钙粉体。本文中，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或具有严格的顺序性。[0048] 示例性实施例1[0049] 如图1所示，在本示例性实施例中提供的一种工业副产石膏制备多种硫酸钙粉体的方法可由以下步骤实现：[0050] S1、获得粗制硫酸钙酸性溶液[0051] 具体来讲，是将工业副产石膏溶于酸溶液，获得粗制硫酸钙酸性溶液。这里，工业副产石膏与酸溶液按质量体积比1:4～1:12kg/L溶解，也就是说，每1kg的工业副产石膏溶于4～12L的酸溶液中。酸溶液的浓度为1～3mol/L，此处酸溶液的浓度指的是溶液中氢离子+[H]的物质的量浓度，酸溶液包括盐酸、硝酸、柠檬酸、醋酸、磷酸溶液中的一种或多种。[0052] 将工业副产石膏溶于酸溶液的温度为70～100℃(还可附加搅拌)下，溶解所需时间为1～4h，可使工业副产石膏最大程度地溶于酸溶液中。优选的，将工业副产石膏溶于酸溶液的温度为75～85℃，溶解所需时间为1.5～2.5h。[0053] 此外，可以将工业副产石膏原料于35℃～55℃下干燥、研磨，并过100～200目筛，获得工业副产石膏的粉体，再将工业副产石膏的粉体溶于酸溶液。将工业副产石膏原料干燥、研磨、过筛后再溶于酸溶液，一方面，可以起到均质的作用，减少原料的不均匀性所带来的误差；另一方面使原料与酸溶液充分的接触，反应更完全。[0054] 本发明中的工业副产石膏原料可包括脱硫石膏、钛石膏、磷石膏、氟石膏、硼石膏、柠檬酸石膏、陶瓷废模石膏、废石膏板、酒石酸石膏、乳酸石膏、芒硝石膏中的一种或多种。[0055] S2、过滤获得精制硫酸钙酸性溶液[0056] 具体来讲，是将步骤S1获得的粗制硫酸钙酸性溶液过滤，即获得精制硫酸钙酸性溶液以及滤渣。滤渣的主要成分是二水硫酸钙，其中包含不同种类的其他杂质，加入碱性钙质物(如石灰石粉末，下文会详细描述)将滤渣中和后可用于建筑材料。[0057] S31、与浓硫酸混合，获得二水硫酸钙悬浊液[0058] 具体来讲，是将步骤S2获得的精制硫酸钙酸性溶液与浓硫酸混合，即可获得二水硫酸钙悬浊液。这里，精制硫酸钙酸性溶液与浓硫酸混合的容积比为1:1～100:1L/L，也就是说，每1～100L的精制硫酸钙酸性溶液需加入1L的浓硫酸。浓硫酸的浓度可为18.4mol/L。[0059] 将精制硫酸钙酸性溶液与浓硫酸混合后的反应温度为80～100℃(还可附加搅拌)下，反应时间为1～6h，可加速互溶组分之间的化学反应(具体指二水硫酸钙的沉淀)，获得第一二水硫酸钙悬浊液。优选的，将所述精制硫酸钙酸性溶液与浓硫酸混合的温度可为75～85℃，混合所需时间可为1～2.5h。[0060] S41、获得第一二水硫酸钙粉体[0061] 具体来讲，是将步骤S31得到的二水硫酸钙悬浊液过滤，获得第一滤饼和第一滤液，第一滤饼洗涤后干燥，即可获得第一二水硫酸钙粉体。这里，第一滤饼可使用95℃以上的水进行洗涤，然后用乙醇洗涤一次终止反应防止水化。第一滤饼洗涤后，可通过自然晾干或者在35℃～55℃下烘干，即得第一二水硫酸钙粉体。需要说明的是，获得的第一二水硫酸钙粉体的微观形貌可为片状，片径可为5～60μm。[0062] S5、获得第二二水硫酸钙粉体[0063] 具体来讲，是利用碱性助剂调节步骤S41得到的第一滤液的pH，获得黄色悬浊液；将所述黄色悬浊液过滤后获得第三滤饼和第三滤液，所述第三滤饼洗涤后干燥、粉磨获得粗制黄钾铁矾类矿物(主要是黄钠铁矾、黄钾铁矾或黄铵铁矾)粉体；这里，利用碱性助剂调节第一滤液的pH至1.5～3.0，使第一滤液中的铁离子生成粗制黄钾铁矾类矿物(主要是黄钠铁矾、黄钾铁矾或黄铵铁矾)沉淀(黄钠铁矾、黄钾铁矾和黄铵铁矾合成过程如式(1)?(3)所示)，过滤去除。可使用氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铵的一种或多种来调节pH。优选的，可利用碱性助剂调节第一滤液的pH值可为1.5～3.0。[0064] 黄钠铁矾：[0065] 3Fe3++Na++2SO42?+6H2O→Na[Fe3(SO4)2(OH)6]+6H+(1)[0066] 黄钾铁矾：[0067] 3Fe3++K++2SO42?+6H2O→K[Fe3(SO4)2(OH)6]+6H+(2)[0068] 黄铵铁矾：[0069] 3Fe3++NH4++2SO42?+6H2O→NH4[Fe3(SO4)2(OH)6]+6H+(3)[0070] 此外，在本实施例中，还可在步骤S51得到的第三滤液中加入钙质碱性物调节PH值为6.5～7.5，获得灰白色含二水硫酸钙悬浊液；将获得到的灰白色含二水硫酸钙悬浊液滤液过滤，获得第四滤饼和第四滤液；第四滤饼干燥后即可获得第二二水硫酸钙粉体，第三滤液的pH值约为6.5～7.5，可用作稀释步骤S1中用于溶解工业副产石膏的酸溶液，从而能够根据工艺需要获得不同浓度的酸溶液用作生产。在本发明中，钙质碱性物可包括石灰石、生石灰、熟石灰、电石渣中的一种或多种。需要说明的是，第二二水硫酸钙粉体微观形貌可为纤维状，长度可为50～600μm，直径可为5～15μm。[0071] 示例性实施例2[0072] 如图1所示，在本示例性实施例中提供的一种工业副产石膏制备多种硫酸钙粉体的方法可由以下步骤实现：[0073] 步骤S1和步骤S2可同上示例性实施例1中的步骤S1和步骤S2，此处不做过多赘述。[0074] S32、加入浓硫酸以及无水乙醇，获得半水硫酸钙悬浊液[0075] 具体来讲，是将步骤S2得到的精制硫酸钙酸性溶液与浓硫酸混合后，再加入无水乙醇，获得半水硫酸钙悬浊液。这里，精制硫酸钙酸性溶液与浓硫酸混合的容积比为1:1～100:1L/L，精制硫酸钙酸性溶液与无水乙醇混合的容积比为1:1～20:1L/L。也就是说，每1～100L的精制硫酸钙酸性溶液需加入1L的浓硫酸，每1～20L的精制硫酸钙酸性溶液需加入1L的无水乙醇。浓硫酸的浓度可为18.4mol/L。[0076] 将浓硫酸与精制硫酸钙酸性溶液混合后，于80～100℃下反应1～6h(还可附加搅拌)，再加入无水乙醇于80～100℃下反应1～6h(还可附加搅拌)，加速互溶组分之间的化学反应(具体指半水硫酸钙的沉淀)，获得半水硫酸钙悬浊液。[0077] S42、获得半水硫酸钙粉体[0078] 具体来讲，是将步骤S32得到的半水硫酸钙悬浊液过滤，获得第二滤饼和第二滤液，第二滤饼洗涤后干燥，即可获得半水硫酸钙粉体。这里，第二滤饼可使用95℃以上的水进行洗涤，然后用乙醇洗涤一次终止反应防止水化。第二滤饼洗涤后，可通过自然晾干或者在35℃～55℃下烘干，即得半水硫酸钙粉体。需要说明的是，获得的半水硫酸钙粉体的微观形貌可包括片状和板状，片状微观形貌的片径可为5～40μm，板状围观形貌的晶体长度可为5～40μm，厚度可为0.5～2μm。[0079] 第二滤液的处理参见示例性实施例1中S5步骤，这里不再赘述。[0080] 以下通过详细的示例对本发明的技术方案作进一步的说明。以下示例1和3中所用的钛石膏原样为土黄色，块状，白度为9.8％。钛石膏原样的化学成分如表1所示，结果表明，钛石膏主要化学成分包括33.58％的SO3、31.70％的CaO、10.63％的TFe2O3，还含有少量Al2O3、MgO、TiO2、SiO2等，烧失量为18.38％，烧失量主要是钛石膏在焙烧过程中石膏和铁的水合氧化物失水所致。由钛石膏原样的化学成分分析可知，钛石膏原样成分较复杂，杂质含量高，尤其Fe2O3含量高达10.63％，且三价铁化合物为红色，限制了钛石膏的资源化利用。如图2中所示，钛石膏中主要物相为二水硫酸钙，钛石膏的微观形貌如图3中所示。[0081] 表1钛石膏原样化学成分分析(wB/％)[0082][0083] 以下示例2中所用的磷石膏原样为灰色，粉末状，白度为30％。磷石膏原样的化学成分如表2所示，结果表明，磷石膏主要化学成分包括39.36％的SO3、29.60％的CaO、5.03％的SiO2、1.85％的Al2O3、1.60％的P2O5，还含有少量TFe2O3、F等，烧失量为20.74％，烧失量主要是钛石膏在焙烧过程中石膏和铁的水合氧化物失水所致。磷石膏中杂质种类较多，含铁量较钛石膏较少。[0084] 表2磷石膏原样化学成分分析(wB/％)[0085][0086] 示例1[0087] 本示例的具体制备方法如下：[0088] 量取100mL浓度为3mol/L的盐酸水溶液于250mL锥形瓶中，称量10g钛石膏原样与盐酸溶液混合，置于80℃水浴锅中反应120min。反应结束后过滤，得到约100mL滤液1和滤渣1。将滤渣1水洗至中性后，加入石灰石粉末中和后用于建筑材料。[0089] 向滤液1中加入5mL浓硫酸，在80℃下反应120min后，趁热过滤，得到滤饼2和滤液2，滤饼2用95℃以上的水洗涤至中性后用乙醇洗涤一次终止反应防止水化，于45±10℃下烘干，即得产品A1。[0090] 向滤液2中加入氢氧化钠调节滤液pH值为1.8，使滤液2中各组分反应生成黄钠铁矾沉淀。通过过滤得到滤液3和滤饼3(即粗制黄钠铁矾1)。[0091] 向滤液3中继续添加CaO，使滤液3的pH值达到6.5～7.5左右，过滤干燥后得到产品A2。[0092] 产品A1的显微镜图如图4中所示，产品A1的XRD图谱如图5中所示，由图4和图5中可知，主要物相为CaSO4·2H2O，产品A1的晶体形貌为片状，片径最大可达60μm，晶体表面光滑，边缘清晰，二水硫酸钙粉体的结晶度较高，为94.83％，通过白度分析仪测定白度为99.2％。产品A1化学成分分析如表3所示，主要化学成分包括44.1％的SO3和37.9％的CaO，还含有其他少量杂质，烧失量为17.8％，烧失量主要是钛石膏在焙烧过程中石膏和铁的水合氧化物失水所致。与钛石膏原样化学成分相比，通过处理得到的产品A1中杂质含量明显减少。[0093] 表3产品A1化学成分分析(wB/％)[0094][0095] 制得粗制黄钠铁矾1外观为淡黄色粉末状。产品A2的显微镜图如图6中所示，由图中可知，产品A2的晶体形貌为纤维状，长径比最大为40，经过白度分析仪测定白度为86.5％。[0096] 示例2[0097] 本示例的具体制备方法如下：[0098] 量取100mL，浓度为1mol/L的硝酸水溶液于250mL锥形瓶中，称量10g磷石膏原样与盐酸溶液混合，置于80℃水浴锅中反应120min。反应结束后过滤，得到约100ml滤液4和滤渣4，将滤渣4水洗至中性后，加入石灰石粉末中和后用于建筑材料。[0099] 向滤液4中加入5mL浓硫酸，在80℃下反应120min后，趁热过滤，得到滤饼5和滤液5，滤饼5用95℃以上的水洗涤至中性后用乙醇洗涤一次终止反应防止水化，于45±10℃下烘干，即得产品B1。[0100] 向滤液5中加入氢氧化钠调节滤液pH值为1.8，使滤液5中各组分反应生成黄钠铁矾沉淀。通过过滤得到滤液6和滤饼6(即粗制黄钠铁矾2)。向滤液6中继续添加CaO，使滤液6的pH值达到6.5～7.5左右，过滤干燥后得到产品B2。[0101] 产品B1的显微镜图如图7中所示，产品B1的的晶体形貌为片状，尺寸约为10～20μm。产品B1的化学成分分析见表4，产品B1化学成分分析如表3所示，主要化学成分包括43.58％的SO3和36.34％的CaO，还含有少量SrO、SiO2、Al2O3，烧失量为20％，烧失量主要是产品B1在焙烧过程中石膏失水所致，与钛石膏原样化学成分相比，通过处理得到的产品B1中杂质含量明显减少。图8为产品B1的XRD衍射图谱，由图8可知，产品B1主要物相为CaSO4·2H2O，结晶度较高，为83％。产品B1经过白度分析仪测定白度为98.6％。[0102] 表4产品B1化学成分分析(wB/％)[0103][0104] 制得粗制黄钠铁矾2外观为淡黄色粉末状，由于磷石膏中含铁量较少，制得的粗制黄钠铁矾2量相对减少。产品B2显微镜图如图9所示，产品B2的晶体形貌为纤维状，长径比最大为60。产品B2经过白度分析仪测定白度为86.6％，[0105] 示例3[0106] 本示例的具体制备方法如下：[0107] 量取100mL，浓度为1.5mol/L的盐酸水溶液于250mL锥形瓶中，称量10g钛石膏原样与盐酸溶液混合，置于80℃水浴锅中反应120min。反应结束后过滤，得到约100ml滤液7和滤渣7。将滤渣7水洗至中性后，加入石灰石粉末中和后用于建筑材料。[0108] 向滤液7中加入5mL浓硫酸，在80℃下反应60min后，向反应体系中加入20mL无水乙醇，再反应60min后趁热过滤，得到滤饼8和滤液8滤饼8用95℃以上的水洗涤至中性后用乙醇洗涤一次终止反应防止水化，于45±10℃下烘干，即得产品C1。[0109] 向滤液8中加入氢氧化钾调节滤液pH值为2，使滤液8中各组分反应生成黄钾铁矾沉淀，通过过滤得到滤液9和滤饼9(即粗制黄钾铁矾)。[0110] 向滤液9中继续添加CaO，使滤液9的pH值达到6.5～7.5左右，过滤干燥后得到产品C2。[0111] 产品C1的显微镜图如图10所示，产品C1的晶体形貌大部分为片状，少部分为板状，片状晶体片径最大有40μm，板状晶体长度为5～40μm，厚度为0.5～2μm。产品C1的XRD图谱如图11中所示，产品C1的物相主要为CaSO4·0.5H2O，对XRD衍射图谱分析可知，产品C1结晶度为98.17％，未发现其他物质的峰，说明所得产品C1中的半水硫酸钙纯度较高。表4为产品C1的化学成分分析，由表5可知，产品C1的主要化学成分包括51.72％的SO3和40.90％的CaO，含有少量SrO、SiO2、Fe2O3、Cl、MgO。烧失量为6.43％，烧失量主要是产品C1在焙烧过程中半水硫酸钙和铁的水合氧化物失水所致。由产品C1化学成分分析可知，产品C1杂质含量较少。产品C1经过白度分析仪测定白度为97.6％。[0112] 表5产品C1化学成分分析(wB/％)[0113][0114] 制得粗制黄钾铁矾外观5为淡黄色。产品C2的显微镜图如图12中所示，产品C2的晶体形貌为纤维状，长径比可达120，经过白度分析仪测定白度为86.3。[0115] 综上所述，本发明能够用工业副产石膏制备的多种硫酸钙粉体，其有益效果可包括以下内容中的至少一项：[0116] (1)以工业副产石膏为原料，实现对低品位资源和固体废渣的利用；[0117] (2)本发明的制备方法没有加入晶型控制剂，助剂使用少；[0118] (3)通过溶解?结晶两步法可在不同环节得到不同物相、不同微观形貌的硫酸钙；[0119] (4)本方法中过滤之后的溶液可多次或循环利用，可降低工艺成本；[0120] (5)本方法对制备多种硫酸钙粉体过程中产生的酸性滤液进行分步沉淀将钛石膏中难处理的铁合成了粗制黄钾铁矾类矿物，达到了对其中有价组分提取的目的，处理后的滤液接近中性可循环使用；[0121] (6)以本发明所述的方法制备的多种硫酸钙粉体，白度可达99％，杂质含量较少。[0122] 尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

专利地区：四川

专利申请日期：2021-09-08

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN113603128B