[发明专利]一种黄磷炉渣制备硅胶和硫酸钙晶须的方法

说明书

本发明公开了一种黄磷炉渣制备硅胶和硫酸钙晶须的方法，该方法采用硝酸溶液浸出分解黄磷炉渣，分解固体物料经稀硝酸溶液浸泡、沉降、活化等处理，得到高活性和多孔的硅胶材料，黄磷炉渣分解浸出液经沉钙转换、常压酸化处理，得到硫酸钙晶须；本发明方法工艺设备简单，操作容易、安全，黄磷炉渣资源利用率高，是一种利用工业废弃物生产具有高附加值产品的工艺技术路线，可达到二次资源综合利用，实现循环经济、节能减排目的。

技术领域

本发明属工业固体废弃物利用领域，具体涉及一种黄磷炉渣制备硅胶和硫酸钙晶须的方法。

背景技术

黄磷炉渣为电炉法采用磷矿石、硅石、焦炭等原料生产黄磷时，于1400～1600℃高温下形成的熔融体，经水淬急冷而得的具有无定形、高活性的固体废弃物，工业上每生产1吨黄磷可产出8～10吨炉渣，根据我国目前黄磷的生产现状，我国黄磷企业每年产出黄磷炉渣约600～700万吨。黄磷炉渣的主要成份为SiO₂和CaO，同时含有P、F、Fe、Al、Mg等有害元素。目前，黄磷炉渣主要用于生产硅钙肥、水泥、砖等，利用率低，大量堆积，不仅占用大量土地，浪费资源，同时污染周边地区环境和水资源。黄磷炉渣富含SiO₂和CaO，二者的含量在80～90%，可作为二次资源用于生产含硅、含钙产品。

硫酸钙晶须即石膏晶须，是指硫酸钙(CaSO₄)纤维状单晶体，分为无水硫酸钙(CaSO₄)晶须、半水硫酸钙(CaSO₄·0.5H₂0)晶须和二水硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)晶须3种，工业应用前景最好的为无水硫酸钙晶须，相对分子质量136.14，白色蓬松状固体，显微镜下为纤维状或针状单晶体，直径为1～10µm、长度为20～150µm、长径比为20～100，相对密度2.96，晶体结构完整，尺寸稳定，强度和模量接近晶体材料的理论值。硫酸钙晶须具有耐高温、耐酸碱性、抗化学腐蚀、电绝缘性好、强度高、韧性和相容性好、易进行表面处理等优异的物理、化学特性和机械性能，作为新型功能材料广泛用于塑料、橡胶、粘接剂、摩擦材料、涂料、油漆、隔热材料、轻质建材等产品制造中。与其他无机晶须相比，硫酸钙晶须是毒性最低的绿色非金属环保材料。目前，制取硫酸钙晶须的方法主要有水热法、常压酸化法、微乳法等。

硅胶是一种典型的高活性多孔吸附材料，具有丰富的孔道结构和大的比表面积，属于非晶态物质，其分子式为mSiO₂·nH₂O，其中的基本结构质点为Si-O四面体，系由Si-O四面体相互堆积形成硅胶的骨架。硅胶中H₂O为结构水，它以羟基(OH)的形式和硅原子相连而覆盖于硅胶的表面。硅胶不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。根据其孔径的大小分为：大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅胶。由于孔隙结构的不同，因此它们的吸附性能各有特点。粗孔硅胶在相对湿度高的情况下有较高的吸附量，细孔硅胶则在相对湿度较低的情况下吸附量高于粗孔硅胶，而B型硅胶由于孔结构介于粗、细孔硅胶之间，其吸附量也介于粗、细孔之间。目前，硅胶的主要制备方法有以硅烷卤化物为原料的气相法、以硅酸钠和无机酸为原料的化学沉淀法、以硅酸酯等为原料的溶胶-凝胶法和微乳液法等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种黄磷炉渣制备硅胶和硫酸钙晶须材料的方法，该方法是利用工业废弃物生产具有高附加值的硅胶和硫酸钙晶须材料的工艺路线，可达到二次资源综合利用，实现循环经济、节能减排目的。

本发明的技术方案如下：采用硝酸溶液浸出分解黄磷炉渣，分解固体物料经稀硝酸溶液浸泡、沉降、活化等处理，得到高活性和多孔的硅胶材料，黄磷炉渣分解浸出液经沉钙转换、常压酸化处理，得到硫酸钙晶须。

本发明黄磷炉渣制备硅胶和硫酸钙晶须材料的方法，具体操作如下：