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磷石膏是一种化学成分多、结构复杂、二水硫酸钙含量高的工业废渣,具有一定的环境危害性,但也是良好的资源,对其有效的综合利用具有重要的意义。目前磷石膏主要用于生产石膏砌砖、水泥缓凝剂,用作土壤改良剂和制备硫酸钙晶须等。其中,硫酸钙晶须具有强度高、毒性低、生产成本低等特性,因此磷石膏基硫酸钙晶须的制备及改性受到广大研究者的关注和重视。硫酸钙晶须的形貌、物相、长径比、合成率主要受制备方法、制备体系、制备条件、添加剂种类及用量等因素影响。因此,寻求适宜的方法、体系、添加剂、改性剂及工艺参数对量产磷石膏基大长径比改性硫酸钙晶须至关重要。本论文以工业磷石膏渣为原料,分别采用蒸压醇-水热法和常压醇-水热法制备了硫酸钙晶须,优化了制备工艺参数,探讨了制备机理及丙三醇的作用机理,探索了湿法改性硫酸钙晶须的工艺条件和机理,并研究了硫酸钙晶须的制备与改性一体化工艺,成功实现了改性硫酸钙晶须的量产。主要研究内容如下：正交试验结果表明蒸压-醇水热法制备硫酸钙晶须的优化工艺参数为：初始固液比1：20、反应温度140℃、反应时间2h、丙三醇添加量V(丙三醇)／V(水)50%、球磨时间1.5h、干燥温度100℃。SEM显示硫酸钙晶须形貌均匀,平均长径比约为55,合成率约为95%；XRD显示硫酸钙晶须的物相为半水硫酸钙；标准曲线法测得其可溶磷含量为0.19%,脱除率约为49%。常压醇-水热法制备硫酸钙晶须,优化工艺参数为：初始固液比1：20,反应温度110℃,反应时间2h,丙三醇的添加量V(丙三醇)/V(水)大于0.6即可。SEM显示硫酸钙晶须形貌均匀,长径比可达120,合成率可达98%；XRD显示硫酸钙晶须的物相为半水硫酸钙；标准曲线法测得其可溶磷含量约为0.19%,可溶磷脱除率约为49%。硬脂酸湿法改性半水硫酸钙晶须,优化工艺参数为：硬脂酸的用量4%,改性温度90℃,改性时间20min,搅拌速率1250r.min-1。活化指数可达0.99；FT-IR显示约在1750cm-1处出现了C=O伸缩振动吸收,约在2917cm-1和2849cm-1处出现了CH3和CH2的伸缩振动峰,约在1375cm-1处出现了C-H弯曲摇摆振动,在35003300cm-1处有氢键存在。因此,硬脂酸通过化学吸附和物理吸附对半水硫酸钙晶须进行改性。硫酸钙晶须的制备与改性一体化工艺,即待常压醇-水热制备硫酸钙晶须反应完成后温度降至90℃,加入4%的硬脂酸,继续搅拌30min。SEM显示硫酸钙晶须的平均长径比为110,合成率为98%；XRD显示硫酸钙晶须的物相为半水硫酸钙；标准曲线法测得其可溶磷含量约为0.19%,脱除率约为49%；活化指数为0.99。改性半水硫酸钙晶须的500L量级工业生产采用硫酸钙晶须的制备与改性一体化工艺得以成功实现。SEM显示硫酸钙晶须的平均长径比约为90,产率约为98%；XRD显示硫酸钙晶须的物相为半水硫酸钙；标准曲线法测得其可溶磷含量约为0.21%,脱除率约为48%；活化指数约为0.99。