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我国磷复肥产量的迅速增长,磷石膏的产排量也随之增大,2014年全国磷石膏产生量约7400万吨。而云南省作为磷资源大省之一,其排放量占全国总量的1/5左右,但磷石膏利用率却不足20%。提高磷石膏综合利用率既是磷复肥行业必须面对的紧迫问题,也是有效解决环境、资源问题的途径之一。磷石膏制备硫酸钙晶须是高效利用磷复肥企业固体废弃物的举措,因而成为研究热点。本文以磷石膏为原料,采用碳酸化-沉淀-水热新工艺制备硫酸钙晶须。首先,研究了碳酸化-沉淀-水热过程的工艺条件对晶须形貌的影响。磷石膏碳酸化转化最佳工艺条件为:碳酸化试剂为碳酸钠、用量系数1.2、转化时间1.5 h及转化温度45 ℃,此时磷石膏转化率大于99%;沉淀过程中沉淀剂氯化钙浓度0.4 mol·L-1,反应温度25 ℃,钙硫摩尔比为2以及反应时间3 h,在此条件下制备的石膏前驱体主要成分为二水硫酸钙,粒径在20 μm左右;水热过程最佳工艺条件:水热温度150 ℃、水热时间4h、甲酸调节体系pH 3～4及固含率2%,在此条件下得到长径比150、纯度98.9%、白度97.0%的半水硫酸钙晶须。其次,研究了可溶磷杂质、铁杂质及铝杂质对水热制备硫酸钙晶须的影响。水热溶液中可溶磷含量<1.0%有利于半水硫酸钙晶须的制备;铁杂质的存在对晶须形貌影响不大;铝杂质的存在对晶须形貌影响较大,Al2O3含量越大,水热体系中[Ca2+]/[SO42-]越小,且会生产Al(OH)3沉淀,不利于半水硫酸钙的轴向生长,故在水热制备半水硫酸钙过程中应尽量避免有铝杂质。最后,研究了甲酸复合金属离子(Mg2+,Fe3+,Cu2+)对晶须的影响,并进行了机理初探。以甲酸为pH调节剂,使得体系pH=3.42,MgC12添加量为0.5%(wt)时,产物直径为2.0μm,长度为388 μm,长径比达到最大值194,初步推测镁离子对晶须影响机理涉及到晶面的选择性吸附机理和同离子效应作用;FeCl3添加量为1.0%wt时,产物直径为1.9 μm,长度先增加后略减小,长径比达到最大值185.26,初步推测铁离子对晶须影响机理主要为铁替位式进入晶须晶格;CuCl2添加量为1.0%(wt)时,晶须直径为2.0μm,而长度一直增加到408μm,长径比高达204,初步推测铜离子对晶须影响机理主要为晶面的选择性吸附。