盐介质对磷石膏常压盐溶液法制备α半水石膏的影响研究

李显波, 叶军建, 王贤晨, 李龙江, 张覃. 盐介质对磷石膏常压盐溶液法制备α半水石膏的影响研究[J]. 矿产保护与利用, 2017, (6): 79-86. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2017.06.015
引用本文: 李显波, 叶军建, 王贤晨, 李龙江, 张覃. 盐介质对磷石膏常压盐溶液法制备α半水石膏的影响研究[J]. 矿产保护与利用, 2017, (6): 79-86. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2017.06.015
LI Xianbo, YE Junjian, WANG Xianchen, LI Longjiang, ZHANG Qin. Effect of Salt Medium on Preparation of α-hemihydrate from Phosphogypsum Using Salt Solution Method[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2017, (6): 79-86. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2017.06.015
Citation: LI Xianbo, YE Junjian, WANG Xianchen, LI Longjiang, ZHANG Qin. Effect of Salt Medium on Preparation of α-hemihydrate from Phosphogypsum Using Salt Solution Method[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2017, (6): 79-86. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2017.06.015

盐介质对磷石膏常压盐溶液法制备α半水石膏的影响研究

  • 基金项目:
    贵州省重大专项(黔科合重大专项字[20116023];贵州省科学技术基金(黔科合JZ字[2014]2009号)
详细信息
    作者简介: 李显波(1990-), 男, 在读博士研究生, 主要研究方向为材料加工与利用, E-mail:xbli1990@163.com
    通讯作者: 张覃(1967-), 女, 教授, 博士生导师, 主要研究方向为难选矿石的选矿及资源综合利用, E-mail:qzhang@gzu.edu.cn
  • 中图分类号: TQ177.3+75

Effect of Salt Medium on Preparation of α-hemihydrate from Phosphogypsum Using Salt Solution Method

More Information
  • 磷石膏是湿法磷酸生产过程中用硫酸分解磷矿石排放的固体废弃物,采用常压盐溶液法制备α半水石膏是磷石膏资源化的新途径,其中盐介质的选择是常压盐溶液法的关键。研究了NaCl、NaNO3、MgCl2、CaCl2和Ca(NO32五种盐介质对磷石膏制备α半水石膏转化速率、物相组成和形貌的影响。研究结果表明:随着NaCl、NaNO3和MgCl2浓度的增加,磷石膏转化为α半水石膏的速率加快,结晶诱导时间和晶体生长时间缩短;反应产物中α半水石膏的含量在95%以上,显微形貌均为六方长柱状,但端面形貌不同。在NaCl和NaNO3溶液中,α半水石膏存在多个锥面且晶面完整,长径比约为14:1;在MgCl2溶液中端面呈空心层状包裹,长径比为11:1,粒度均匀,但晶体缺陷较大。NaCl与NaNO3、MgCl2相比,具有用量低、磷石膏转化速率快的优点,可作为常压盐溶液制备α半水石膏的盐介质;由于同离子效应的影响,磷石膏在CaCl2和Ca(NO32溶液中未发生转变,不宜作为盐介质。

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  • 图 1  磷石膏XRD图谱

    Figure 1. 

    图 2  磷石膏TG-DSC曲线

    Figure 2. 

    图 3  NaCl溶液浓度对脱水反应的影响

    Figure 3. 

    图 4  不同NaCl浓度下诱导时间和晶体生长时间

    Figure 4. 

    图 5  不同NaCl溶液浓度下反应产物XRD图谱

    Figure 5. 

    图 6  反应产物α半水石膏SEM图

    Figure 6. 

    图 7  NaNO3溶液浓度对脱水反应的影响

    Figure 7. 

    图 8  不同NaNO3浓度下诱导时间和晶体生长时间

    Figure 8. 

    图 9  不同NaNO3溶液浓度下反应产物XRD图谱

    Figure 9. 

    图 10  反应产物α半水石膏SEM图

    Figure 10. 

    图 11  MgCl2溶液浓度对脱水反应的影响

    Figure 11. 

    图 12  不同MgCl2浓度下诱导时间和晶体生长时间

    Figure 12. 

    图 13  不同MgCl2溶液浓度下反应产物XRD图谱

    Figure 13. 

    图 14  反应产物α半水石膏SEM图

    Figure 14. 

    图 15  CaCl2溶液浓度对脱水反应的影响

    Figure 15. 

    图 16  Ca(NO3)2溶液浓度对脱水反应的影响

    Figure 16. 

    表 1  磷石膏化学组成

    Table 1.  Chemical component of phosphogypsum

    化学组成 CaO Fe2O3 Al2O3 SiO2 SO3 P2O5 MgO F 结晶水 其他
    含量/% 34.07 0.20 0.13 5.29 40.24 0.75 0.01 0.14 19.11 0.06
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    表 2  不同NaCl浓度下反应产物结构相的半定量检索结果

    Table 2.  Semi quantitative results of the phases of reaction products in different NaCl concentrations

    NaCl浓度/% 结构相 代码 半定量/%
    10 CaSO4·2H2O 00-033-0311 91
    SiO2 01-079-1910 9
    15 CaSO4·0.5H2O 96-901-2210 96
    SiO2 01-079-1910 4
    20 CaSO4·0.5H2O 96-901-2210 95
    SiO2 01-079-1910 5
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    表 3  不同NaNO3浓度下反应产物结构相的半定量检索结果

    Table 3.  Semi quantitative results of the phases of reaction products in different NaNO3 concentrations

    NaNO3浓度/% 结构相 代码 半定量/%
    15 CaSO4·2H2O 00-033-0311 92
    SiO2 01-079-1910 8
    20 CaSO4·0.5H2O 96-901-2210 76
    CaSO4·2H2O 00-033-0311 19
    SiO2 01-079-1910 5
    25 CaSO4·0.5H2O 96-901-2210 98
    SiO2 01-079-1910 2
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    表 4  不同MgCl2浓度下反应产物结构相的半定量检索结果

    Table 4.  Semi quantitative results of the phases of reaction products in different MgCl2 concentrations

    MgCl2浓度/% 结构相 代码 半定量/%
    10 CaSO4·2H2O 00-033-0311 95
    SiO2 01-079-1910 5
    20 CaSO4·0.5H2O 96-901-2210 97
    SiO2 01-079-1910 3
    30 CaSO4·0.5H2O 96-901-2210 96
    SiO2 01-079-1910 4
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出版历程
收稿日期:  2017-11-03
刊出日期:  2017-12-25

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