硫酸直接浸出磷石膏中稀土元素的研究

为弄清磷石膏（PG）中低含量稀土元素（REE）的浸出规律及磷石膏浸出后品质的改善情况，通过实验研究了用硫酸直接浸出磷石膏中REE的过程动力学及磷石膏物相的变化。研究结果发现，REE浸出率随浸出温度升高先降低后增加、随液固比增大不断增加、随硫酸浓度增大先增加后降低。在25℃下总浸出率较高，可达25%；其中La的浸出率最高，Pr的浸出率最低。REE浸出率在0～20 min内快速增加，随后趋于平缓，整个浸出过程动力学受灰层扩散控制。伴随着REE浸出的同时，石膏表面发生溶解，在溶液过饱和时重结晶形成脱水相的针状CaSO4细晶，而石膏的体相整体形貌变化较小，导致REE浸出率偏低。酸浸后样品粒径小于10μm的颗粒占14.90%，较原样增加了5.16%，磷石膏粒径变小、杂质减少。研究结果可为磷石膏的综合利用提供参考。     

湿法磷酸体系磷石膏结晶过程与机理研究

湿法磷酸生产过程中硫酸钙结晶制约着磷石膏的品质,良好的硫酸钙结晶不仅能提高磷收率,还有利于磷石膏资源化利用。针对硫酸钙结晶调控问题,系统考察了在添加正辛醇条件下硫酸钙物相形貌随反应时间的变化规律,综合研究了磷石膏晶体结构变化和生长规律。结果表明,反应时间为7 h时磷石膏内残余总磷为0.36%,其中水溶性磷为0.18%,磷收率达到98.79%;磷石膏以（002）为主要晶面生长,结晶过程分为磷矿酸解、硫酸钙晶体颗粒长大、晶体破碎与二次结晶3个阶段,均匀的二水硫酸钙板条状结晶有助于提高磷石膏洗滤性能和洗涤效果。通过磷石膏结晶调控和变化过程研究,为湿法磷酸生产工艺参数选择和硫酸钙结晶过程调控提供参考和基础支撑。     

磷石膏中钙的富集及硫酸钙晶须的制备

采用常压酸化法对磷石膏进行除杂和溶解,研究了除杂和溶解的最佳条件,以使磷石膏中的钙尽可能多地富集于溶解液中。浓缩溶解液,制得硫酸钙晶须。实验结果表明,硫酸溶解磷石膏的最佳条件为:1g磷石膏在70℃下放置于20mL质量分数为50%的硫酸中,溶解5h;盐酸溶解磷石膏的最佳条件为:1g固相在70℃下放置于30mL浓度为2mol/L盐酸中,溶解4h。制备得到的半水硫酸钙晶须的长径比约为20~80,产率达72.66%。     

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。     

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.     

钛石膏净化工艺研究

为了提高钛石膏的利用价值,采用盐酸溶解钛石膏,以溶解-重结晶的方式得到净化石膏。采用单因素法考察盐酸浓度、反应温度、固液比对钛石膏中二水硫酸钙溶解度的影响,以及乙醇用量和滤液循环次数对产品析出率和产品质量的影响。实验结果表明在盐酸浓度为10%、温度为80℃、固液比为1∶10的条件下,钛石膏中二硫酸钙溶解度最大为0. 295mol/L,乙醇/滤液体积比为3∶1时,析出率可达88. 2%。     

钛石膏净化工艺研究

为了提高钛石膏的利用价值,采用盐酸溶解钛石膏,以溶解-重结晶的方式得到净化石膏。采用单因素法考察盐酸浓度、反应温度、固液比对钛石膏中二水硫酸钙溶解度的影响,以及乙醇用量和滤液循环次数对产品析出率和产品质量的影响。实验结果表明在盐酸浓度为10%、温度为80℃、固液比为1∶10的条件下,钛石膏中二硫酸钙溶解度最大为0. 295mol/L,乙醇/滤液体积比为3∶1时,析出率可达88. 2%。     

科技简讯

湿法磷酸中ＮＨ＋４对二水硫酸钙结晶的影响在湿法磷酸生产中,磷石膏的结晶形状和大小将直接影响其过滤性能。在用硫酸分解磷矿制取磷酸时,磷矿中的杂质大部分被溶解在磷酸溶液中。这些杂质影响了硫酸钙结晶过程,使磷石膏的过滤强度较低［一般为５００ｋｇ（干）／（ｍ...     

磷石膏的溶解度研究

对磷石膏在水溶液和饱和石灰溶液中,于10℃,室温和40℃条件下的溶解度变化进行了研究。通过与天然石膏在同种条件下溶解性的对比,结果表明:水溶液中,早期的磷石膏溶解度比天然石膏大,但最终的饱和溶解度小于天然石膏;随着介质温度的升高,磷石膏和天然石膏溶解速率增加,饱和溶解度下降,磷石膏的溶解度小于天然石膏。在饱和石灰溶液中,无论溶解初期和后期,磷石膏溶解度皆小于天然石膏;随着温度升高,磷石膏饱和溶解度明显降低。     

硫酸钙在高温盐溶液中的溶解度

常压盐溶液法制备α型半水石膏中,硫酸钙的溶解度对产物的结构和形貌有重要影响。采用溶解平衡法测定了不同温度下硫酸钙在不同浓度Na Cl单盐溶液中和Na Cl-Na2SO4混合盐溶液中的溶解度,并分析了其溶解度的变化规律,以此作为工艺条件的参考。结果表明,硫酸钙溶解度随着盐浓度的增加先增大后减小,在盐浓度为15%左右出现极大值。同离子效应对硫酸钙溶解度的影响大而温度对硫酸钙溶解度的影响较小。     

(NH_4)_2SO_4-H_2O体系中CaSO_4·2H_2O溶解度的突变现象

在25℃、搅拌转速180 r/min的条件下,通过实验和理论研究硫酸铵浓度(≤2.50 mol/L)对二水硫酸钙溶解度的影响。结果表明:在同离子效应与盐效应的协同作用下,硫酸铵浓度为0.07 mol/L时,二水硫酸钙的溶解度发生突变。当硫酸铵浓度小于0.07 mol/L时,二水硫酸钙的溶解度随着硫酸铵浓度的增加而减小;而当硫酸铵浓度在0.07~2.50 mol/L时,二水硫酸钙溶解度随着硫酸铵浓度的增加而增加。基于活度积公式和德拜休克尔公式,建立方程预测硫酸铵浓度对二水硫酸钙溶解度的影响,该方程计算值与实验值有很高的吻合度。研究结果为优化磷石膏矿化反应器提供了理论依据。     

磷精矿脱除湿法稀磷酸中硫酸根的实验研究

二水法湿法磷酸中常含有一定量硫酸根杂质,硫酸根的存在不仅降低了磷酸品质,而且增加了磷酸对硫酸的消耗。采用磷精矿为脱硫剂,研究了脱硫剂用量、反应时间、反应温度对湿法磷酸中硫酸根脱除的影响,并测算了二水硫酸钙在湿法磷酸中的溶度积。结果表明：固液质量比为5%的磷精矿粉可有效地脱除稀磷酸中的硫酸根,反应温度建议不超过70 ℃,反应2 h即可。此外,在稀磷酸中测算硫酸钙的溶度积为2×10^-2~3×10^-2。该研究对湿法磷酸生产过程中在降低硫酸根含量并提高湿法磷酸品质方面具有一定的指导意义。     

二水硫酸钙在硫酸铵溶液中的溶解度测定

采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）测定了二水硫酸钙在硫酸铵溶液中（298.15～348.15 K）的溶解度,利用E-DH方程对实验数据进行关联,总平均相对偏差为2.81%;并考察了E-UDH方程的理论预测值,与实验值对比,总平均相对偏差为4.13%。实验和理论研究结果表明：在同离子效应和盐效应协同影响下,二水硫酸钙在（NH₄）₂SO₄-H₂O体系中溶解度随硫酸铵浓度增加先降低后又增大,在298.15～348.15 K温区内,溶解度突变点硫酸铵浓度为0.07～0.08 mol·kg^-1;随溶液中硫酸铵浓度增加,温度对二水硫酸钙溶解度的影响更趋显著。研究结果对磷石膏矿化烟气CO₂的过程设计具有指导意义。     

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。     

赤泥酸浸提钒

采用H2SO4, HCl, HNO3三种浸出剂提取赤泥中的钒,考察了酸浓度对钒浸出率的影响,对赤泥、浸出液和浸出渣进行了分析,研究了钒溶液的热力学,绘制了不同价态钒浓度对数与pH值关系图. 结果表明,H2SO4最适合赤泥酸浸提钒,在液固比5 mL/g、反应温度90℃、反应时间1 h和H2SO4浓度5.5 mol/L条件下,钒浸出率为88%. 经H2SO4浸出后,赤泥中的板钛矿、钙钛矿、白云石、赤铁矿和白云母均一定程度溶解,出现硬石膏物相. 浸出液pH=0.47,溶液呈蓝色,钒呈4价,钒浓度为0.006773 mol/L,赤泥中的V(IV)与SO42-形成VOSO4,提高了钒的溶解度,拓宽了其稳定存在区间. 随H2SO4浓度升高,VO2更易溶解且溶解产物VOSO4更稳定.     

硫酸酸浸法除磷石膏中杂质氟的研究

以H2SO4为浸取剂对磷石膏进行热浸取,考察磷石膏中杂质氟的去除情况,为磷石膏综合利用提供基础数据。研究在均匀设计实验的基础上,进一步考察了温度、时间、硫酸质量分数、含固量(质量浓度)、粒度5个因素对杂质氟去除率的影响规律。结果表明:温度、时间、硫酸是影响氟去除率的主要因素,而含固量、粒度对结果影响较小。较理想的除氟条件为浸取温度88℃,浸取时间45 min,H2SO4质量分数30%,含固量0.43 g/mL,在优化实验条件下杂质氟的去除率可以达到84.50%,处理后的磷石膏含氟仅为0.036%。采用硫酸酸浸处理磷石膏,杂质氟去除效果好,且提高了净化磷石膏的白度。     

硫铝酸钙的氧化铝溶出性能

使用分析纯CaCO₃、Al₂O₃与CaSO₄·2H₂O配料,在1375℃、保温2 h的条件下合成了纯物相硫铝酸钙3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄（C₄A₃S）,对其物相组成和微观形貌进行了表征。并探究了碳碱浓度、苛碱浓度、溶出温度、溶出时间、粒度等因素对C₄A₃S氧化铝溶出性能的影响。结果表明：C₄A₃S的氧化铝溶出性能随着碳碱与苛碱浓度的增加先提高,之后趋于稳定。粒度越小,溶出率越高。与七铝酸十二钙12CaO·7Al₂O₃（C₁₂A₇）相比,C₄A₃S的孔洞状结构使其氧化铝更易溶出,在10 min时氧化铝溶出率即达到98%以上,且溶出所需的碳碱浓度与溶出温度均低于C₁₂A₇。在最佳条件：碳碱80 g·L^-1、苛碱10 g·L^-1、溶出温度80℃、溶出时间10 min下,C₄A₃S的氧化铝溶出率为98.76%。