Calcium sulfate whisker prepared by flue gas desulfurization gypsum: A physical–chemical coupling production process

In this paper, the solid waste desulfurization gypsum produced by coal-fired power plants was used as a raw material to prepare calcium sulfate whiskers with high application prospects. Calcium sulfate whiskers with uniform morphology and high aspect ratio can be prepared by hydrothermal method in sulfuric acid solution. A new process of desulfurization gypsum activated by high-energy grinding to reduce the reaction temperature and sulfuric acid concentration was developed. Through the comparison of product morphology, the best grinding time was determined to be 3.5 h. The mechanism of desulfurization gypsum through physical–chemical coupling to reduce energy consumption was clarified. The activation of desulfurization gypsum by grinding and the acidic environment provided by the sulfuric acid solution made the calcium sulfate solution reached rapid saturation and accelerated the nucleation rate. By calculating the conversion and crystallization rate of calcium sulfate whiskers, it was found that there were obvious “autocatalytic” kinetic characteristics during the crystallization process.     

磷石膏制备硫酸钙晶须的工艺研究

采用常压酸化法对磷石膏分别进行硫酸除杂和盐酸溶解,将磷石膏中的钙富集于溶解液中.再对溶液进行处理制备硫酸钙晶须,考察硫酸钙初始浓度、结晶温度及添加助晶剂种类和用量对硫酸钙晶须组成、结构和形貌的影响.实验结果表明:所制晶须均为二水硫酸钙晶须;以乙醇作为助晶剂所制备的晶须形貌最好.当乙醇的添加量为15 mL(即V乙醇∶V盐酸=1∶2)时所制备的晶须比较均一,平均直径为25 μm,平均长径比约为80.     

磷矿酸解液制备硫酸钙晶须工艺研究

首先以盐酸分解磷矿制备酸解液,再通过向酸解液中加入硫酸制备硫酸钙晶须。实验考察了加料时间、搅拌转速、硫酸浓度、硫酸根与钙离子物质的量比、氧化钙质量分数、反应温度对硫酸钙形貌及晶须长径比的影响。采用扫描电镜观察硫酸钙形貌并用Image-Pro-Plus对硫酸钙SEM图进行分析得到硫酸钙晶须的平均长径比。实验得到硫酸钙晶须的最佳制备工艺条件是：加料时间为20 min、搅拌转速为350 r/min、硫酸质量分数为40%、反应温度为70 ℃、硫酸根与钙离子物质的量比为0.2、氧化钙质量分数为5.5%,在此工艺条件下可以得到长径比达到98.84的硫酸钙晶须,且形貌均匀。     

酸性废水体系中硫酸钙反应结晶过程研究(英文)

The present work focused on the recycle of the sulfate and the metal ions from acidic wastewater dis charged by nonferrous metallurgical industry. The effects of the temperature, the reactant concentration, the stirring speed and the metal ions on the reactive crystallization process of calcium sulfate between sulfuric acid and lime were systematically investigated. The morphology of the precipitated crystals evolved from plateletlike and nee dlelike shape to rodlike shape when the temperature was increased from 25 to 70 ℃. An increase in the agglom.     

硫酸钙晶须的制备及其影响因素

采用低温常压酸化法制备了硫酸钙晶须。通过单因素实验考察了石膏与水的比例、石膏与硫酸的比例、稀硫酸滴加速度、水浴温度4个因素对硫酸钙晶须微观形貌的影响,并运用正交实验优化了工艺参数。通过实验得到制备硫酸钙晶须最佳工艺参数：石膏与水的质量比为1∶10、石膏与硫酸的质量比为1∶5、稀硫酸滴加速度为 3 mL/min、水浴温度为80 ℃。采用最佳工艺条件制备的半水硫酸钙晶须和无水硫酸钙晶须的纯度分别为98.3%、97.2%,长径比分别为60、40,并具有较好的分散性,尺寸分布均匀。     

硫酸钙晶须的制备工艺研究

用盐酸分解磷矿制备磷酸和硫酸钙晶须,主要研究了制备硫酸钙晶须的工艺条件。将磷矿粉用盐酸分解过滤得含钙离子的酸解液,然后向酸解液中加入硫酸,通过控制反应条件制备硫酸钙晶须。分别通过单因素实验和二次正交回归实验,考察了反应温度、硫酸浓度、加料时间和搅拌强度对硫酸钙晶须形貌以及长径比的影响,并回归出了模型方程。通过实验得到制备长径比较大的硫酸钙晶须的最佳工艺条件：温度为60 ℃、硫酸质量分数为90%、加料时间为15 min、搅拌速率为200 r/min左右。在此工艺条件下,制备出的硫酸钙晶须直径为10~20 μm,长为800~1 200 μm,长径比可达到78,颜色洁白。     

杂质对石膏晶须制备的影响

探讨了Mg2+、Al3+和Fe3+杂质对硫酸与氯化钙反应生成的硫酸钙晶须的影响。研究表明,当温度由80 ℃升温到102 ℃时,产品由二水硫酸钙晶须转变为半水硫酸钙晶须;搅拌速度、反应物浓度、反应时间对晶须的形成影响不显著。Mg2+、Al3+和Fe3+对硫酸钙晶须的生长均有抑制作用,相同浓度下,抑制能力为Fe3+>Al3+>Mg2+;低浓度的Fe3+或高浓度的Al3+能使得晶须的形貌发生明显的变化;在全离子的作用下,晶须形貌由针状变为雪花状,并在其表面有絮状附着物。     

磷石膏在低浓度硫酸中的溶解及相态变化

湿法磷酸生产过程副产大量磷石膏,因其含有较多杂质而无法直接利用,目前可采用硫酸酸浸处理提高磷石膏品质。为弄清酸浸过程中石膏的溶解性能和结晶形态的变化,本文探讨了在0～80 ℃、0～30%的硫酸浓度条件下,磷石膏在硫酸溶液中的溶解度大小、结晶形貌、物相组成及结晶水含量的变化情况。实验结果表明,磷石膏在硫酸溶液中的溶解度随温度升高而升高,在80 ℃时达最大;随浓度升高呈先升后降的变化,在硫酸浓度为10%时溶解度最大。硫酸浓度小于10%时,磷石膏中二水硫酸钙溶解,但无新相生成,其形貌变化不大;硫酸浓度大于10%时,二水硫酸钙溶解,同时再结晶转化成无水硫酸钙,最终导致磷石膏形貌和相态发生了改变,溶解度随硫酸浓度升高而降低。     

稀土石膏常压酸化法制备硫酸钙晶须的研究

以含稀土的石膏为原料运用常压酸化法合成硫酸钙晶须,探讨了不同工艺条件对生成的硫酸钙晶须形貌的影响,同时还考察了晶型助长剂的种类和晶型助长剂的含量对硫酸钙晶须生长的影响,利用SEM和XRD分别对硫酸钙晶须的表面形貌、物相特征做了表征分析。实验得到制备硫酸钙晶须的最佳的反应条件：稀土石膏质量浓度为0.22 g/mL、反应时间为25 min、盐酸浓度为2.8 mol/L、反应温度为70 ℃、陈化时间为4 h,在此条件下合成的硫酸钙晶须平均长度为61 μm,平均长径比为30.5;通过对比实验选出了CuCl₂作为促进硫酸钙晶须生长的助长剂,在添加5%（质量分数）的CuCl₂的情况下可使硫酸钙晶须长径比从30.5增至41,长度从61 μm增至81 μm。     

钙芒硝石膏深度提纯工艺的研究

钙芒硝石膏是工业上采用溶浸法生产元明粉的副产尾矿,与脱硫石膏和磷石膏等工业副产石膏相比其杂质含量高、纯度低、利用价值低。采用酸浸-重结晶工艺对钙芒硝石膏进行提纯,通过酸浸去除钙芒硝石膏中的酸溶性杂质,并将二水硫酸钙（DH）脱水转化为无水硫酸钙（AH）,然后控制水化条件,使AH水化为大尺寸的DH晶体,并与小尺寸的酸不溶性杂质分离开来,得到高纯度的二水石膏。研究了硫酸浓度、水化激发剂、液固质量比、反应时间等对石膏提纯的影响。研究结果表明：常压下,在硫酸酸洗液质量分数为35%、反应温度为80 ℃、石膏与硫酸溶液固液质量比为1∶5、酸洗时间为2 h时能有效去除钙芒硝石膏中的酸溶性杂质;在水化硫酸质量分数为5%、硫酸钾质量分数为1.74%、反应温度为25 ℃、固液质量比为1∶6、陈化时间为18 h时能有效去除钙芒硝石膏中酸不溶性杂质,提纯后的石膏纯度可达97%以上。     

碱性条件下钛石膏晶须生长工艺及机理分析

以工业副产钛石膏为原料,氢氧化钙饱和溶液为溶剂,七水硫酸镁为晶型助长剂,采用水热法制备α-半水硫酸钙晶须。研究了碱性环境下反应温度、反应时间、浆料固液比、晶型助长剂用量、体系总体积以及体系pH值对α-半水硫酸钙晶须产率及形貌的影响,分析了晶须的生长机理。结果表明在碱性水热环境中,钛石膏先转变为α-半水硫酸钙,再逐渐依附于既有晶须生长,形成粗大的晶须,在较优的工艺条件下,α-半水硫酸钙晶须产率可达71.6%,晶须表面光滑,长径比为70。     

石灰乳中和模拟酸性废水形成的二水硫酸钙的晶粒形貌与粒度分布

实验研究了各工艺参数及废水中Mg2+与Fe3+主要杂质离子对石灰乳中和模拟酸性废水形成的二水硫酸钙晶体形貌与大小的影响. 结果表明,反应温度是主要影响因素,当其从25℃提高至70℃时,硫酸钙晶体形貌从片状和针状向棒状转变;而搅拌转速、石灰乳浓度、石灰乳加入速度对结晶过程的影响较不明显. 废水中Mg2+和Fe3+离子对硫酸钙晶体生长有抑制作用,浓度越大,抑制作用越强,Mg2+浓度达1945 mg/L时晶体由片状转变为棒状. 石灰乳二段中和模拟工业酸性重金属废水,得到团聚的针状硫酸钙晶体,废水达标排放.     

二水硫酸钙晶体生长对附着水含量的研究

液相法酸碱反应生成石膏过程中,如果结晶过程控制不当,得到针状或小片状的较小不理想的晶体,会影响到石膏的过滤。结晶的质量会影响到整个的生产工艺。文章综述了二水硫酸钙结晶过程的研究进展,从硫酸浓度、搅拌强度、温度、添加剂等方面介绍了外部条件对硫酸钙结晶的影响,以达到对二水硫酸钙结晶的各种技术有一种比较客观综合的理解和认识。     

H2SO4-NaCl-H2O体系中滤液循环利用对脱硫石膏晶须制备的影响

为实现脱硫石膏晶须的绿色生产,以预处理后的脱硫石膏为原料,使用硫酸调节反应溶液pH值,通过水热法制备脱硫石膏晶须,通过在有、无试剂补偿条件下滤液的循环利用,研究滤液循环次数对晶须品质、溶液pH值、Na⁺浓度的影响。结果表明,在无试剂补偿条件下,随滤液循环次数增加,滤液pH值逐渐升高,Na⁺浓度逐渐降低,浓度损失为27.3%~34.6%。在有H₂SO₄和NaCl试剂补偿的条件下,滤液循环次数对反应前后溶液中Ca²⁺浓度变化影响不大,但对晶须结晶形貌、长径比、品质有一定的影响;当滤液循环次数小于5次时,获得的晶须品质相对较好。     

脱硫石膏制备硫酸钙晶须的影响因素研究

以脱硫石膏为原料,采用水热法工艺制备硫酸钙晶须,并借助XRD、高分辨显微镜等分析方法,深入探讨了不同搅拌速率和不同硫酸镁加入量对硫酸钙晶须生长行为的影响。结果表明：随着搅拌速率的不断增加,硫酸钙晶须的长径比呈先升高后降低的趋势,当搅拌速率为90r／min时,长径比达到最大,其值为75．78;随着硫酸镁加入量的增加,硫酸钙晶须的长径比呈先升高后降低的趋势,当硫酸镁的含量为3％时,长径比达到最大值73.88。     

工业磷酸分解磷矿影响因素及副产物性质研究

为改进湿法磷酸生产工艺,提高副产磷石膏的品质,减少湿法磷酸固体副产物堆存产生的经济和环境压力,进行了工业磷酸分解磷矿制磷酸的实验,同时对固体副产物的性质进行了分析。工业磷酸分解磷矿制磷酸的工艺分为两步：第一步,工业磷酸与磷矿反应,得到磷酸二氢钙溶液和酸不溶渣;第二步,浓硫酸与磷酸二氢钙溶液反应,得到磷酸溶液和高纯石膏。采用单因素实验考察了酸比（工业磷酸用量与理论磷酸用量的物质的量的比值）、磷矿粒度、反应温度和反应时间对磷矿中磷浸出率的影响。得到磷矿酸解适宜工艺条件：酸比为6.8,磨矿细度为小于0.074 mm粒级占60%,反应温度为50 ℃,反应时间为2.5 h。在此条件下,磷矿中磷的浸出率可达87.69%。磷矿酸解制磷酸产生的固体副产物中石膏占35.32%（质量分数）、酸不溶渣占64.68%（质量分数）。制备的高纯石膏的纯度为95.80%,工业利用价值较高,有利于提高湿法磷酸固体副产物的利用率。     

盐酸法磷酸萃取相的洗涤和磷酸反萃取过程初探

研究了从以磷酸三丁酯（TBP）为主的萃取相中反萃取磷酸的过程,考察了一步法流程（以硫酸溶液通过沉淀反应去除磷酸萃取有机相中氯化钙的同时反萃取磷酸）以及二步法流程（先以硫酸沉淀反应去除氯化钙,后用去离子水反萃取磷酸）所得的反萃磷酸的净化效果。结果表明,采用一步法时,反萃取磷酸的品质受到硫酸钙溶解平衡的影响,钙含量较高;而采用二步法时,反萃磷酸中氯化钙的质量分数可降低至0.002 7%以下,n（磷酸）/n（钙离子）提升了65倍以上,但有机相中磷酸的洗损为20%左右;利用聚焦光反射测量技术（FBRM）对洗涤过程中硫酸钙在有机相中的结晶过程进行了在线监测,通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段对副产硫酸钙的晶体形貌和物相组成进行了分析,结果表明实验条件下洗涤10 min时,体系中的Ca²⁺生成半水石膏（CaSO₄·0.5H₂O）。计算表明,该盐酸法磷酸工艺洗涤过程中副产石膏值（以二水硫酸钙计）仅为二水硫酸法的8.7%,显著降低了湿法磷酸过程中的石膏处理量。     

硫磺流化法还原钛白石膏工艺模拟研究

利用硫磺、碳等还原硫酸法钛白粉生产副产物钛白石膏是处理钛白石膏堆放问题的方法之一。针对硫磺在回转窑分解钛白石膏制硫酸和氧化钙的过程存在时间长、硫磺用量大、硫化钙产量不高等问题,提出了以钛白石膏为原料利用酸浸法去除铁杂质后,利用硫磺为还原剂将石膏在气固竖式反应器中煅烧生成硫化钙和二氧化硫,前者再与硫酸钙煅烧制得氧化钙和二氧化硫,得到的氧化钙可以中和废酸和废水,产生的二氧化硫用来制硫酸的方法。先利用反应热力学计算软件HSC分析确定实验方案,分别在流态化实验（800 ℃,保温40 min）和煅烧实验（1 100℃,保温1.5 h）后得到硫化钙转化率与氧化钙纯度均达到90%左右。再利用Aspen软件模拟了工艺流程,模拟出二氧化硫体积分数可达12.09%,满足制硫酸的需求。硫酸生产成本估算为263.9元/t,具有较大的市场前景。     

无水硫酸钙晶须的制备及表征

以某稀土厂生产过程中产生的硫酸铵废水为原料,用氯化钙作为钙源,采用水热法制备高长径比的硫酸钙晶须。首先采用正交实验研究反应时间、反应温度和陈化时间对硫酸钙晶须长径比的影响,确定最佳工艺条件。在正交实验最佳工艺条件的基础上,研究了pH对制备硫酸钙晶须形貌的影响。使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）,红外分析仪（FT-IR）和热重-差热分析仪（TG-DSC）对制得的硫酸钙晶须的表面形貌和物相进行了表征和分析。研究结果表明:在制备硫酸钙晶须的最佳工艺条件下（即反应时间为5 h、反应温度为140 ℃、陈化时间为4.5 h）,溶液体系pH为1时,制备得到纯态无水硫酸钙晶须,其形貌最佳、长径比最大,平均长度达到117.44 μm、平均长径比为40.2。     

铁矿烧结烟气半干法脱硫灰除杂及水热非均相低温快速氧化

铁矿烧结半干法烟气脱硫灰因含有大量性质不稳定的亚硫酸钙,无法得到有效利用,脱硫灰的氧化改性是实现其大规模或高值化利用的重要手段。脱硫灰中的碳酸钙是限制其氧化改性的主要因素,碳酸钙与亚硫酸钙两者相互包覆,降低了亚硫酸钙氧化反应的比表面积,限制其氧化速度。利用L(+)-抗坏血酸和冰醋酸两种弱酸作为对碳酸钙的脱除剂,其中浓度为0.4 g/g的冰醋酸可将脱硫中亚硫酸钙含量最高提升至81.17%,最大增幅达69.71%。采用亚临界水热非均相氧化法对不同因素对脱硫灰中亚硫酸钙氧化率的影响进行了研究。结果表明除杂后亚硫酸钙的氧化速率明显增加。在温度140℃、时间30 min、初始压力2 MPa、初始固液比1:30、转速300 r/min条件下,亚硫酸钙氧化率达98.72%,实现了脱硫灰低温快速氧化,产物初步具备制备大长径比硫酸钙晶须生长基础条件。