[发明专利]一种反相微乳液体系中磷石膏制备纳米级α型半水硫酸钙晶须的方法

说明书

本发明涉及一种以原状磷石膏为原料，常压下在反相微乳液体系中制备纳米级α型半水硫酸钙晶须的方法，属于无机功能材料制备技术领域。本发明以脂肪伯类醇、表面活性剂及水构建反相微乳液反应体系，按比例掺入原状磷石膏，搅拌均匀后加入PH调节剂控制PH值，再按比例掺入促晶剂；将反相微乳液升温至控制温度，在纳米级水滴中结晶析出α型半水硫酸钙晶须，经过滤、洗涤及烘干后形成直径在200nm～500nm的具有高附加值的纳米级α型半水硫酸钙晶须。本发明具有工艺简单，可操作性强，制备时间短，能耗低，产量高，反相微乳液及洗涤用水可多次循环使用，产品附加值高等优点，对于保护生态环境，节约天然石膏资源，促进磷石膏高附加值资源化利用具有重大意义。

技术领域

本方法涉及一种反相微乳液体系中磷石膏制备纳米级α型半水硫酸钙晶须的方法，属于无机功能材料制备技术领域。

背景技术

磷石膏是磷化工企业湿法制备磷酸的副产物，每生产1吨磷酸约产生4～6吨磷石膏。据不完全统计，2014年我国磷石膏排放量已达7600万吨，资源化利用量仅为2300万吨，磷石膏资源化处理难题已成为制约我国磷化工企业可持续发展的主要障碍之一。α型半水硫酸钙晶须是一种性能优良、高附加值的新型功能材料，具有极高的抗拉强度和弹性模量，可在树脂、橡胶、涂料、造纸中用作增强剂或功能型填料，也可用于制备摩擦材料、密封材料、保温及阻燃材料等，应用前景极为广阔。磷石膏主要成分为二水硫酸钙，占其总质量的85%以上，是制备α型半水硫酸钙晶须的理想原料。

经文献检索发现，发明专利《一种在醇水体系中利用脱硫石膏制备α-半水石膏晶须的方法》（公开号CN108411369A）公开了一种醇水体系中利用脱硫石膏制备α型半水硫酸钙晶须的方法。该专利与本发明相比，在以下几个方面不同：①该专利所用原料为脱硫石膏，是火电厂进行烟气脱硫时排出的副产物，二水硫酸钙含量大于95%，纯度甚至高于天然石膏，不含有害杂质（其主要杂质CaCO₃、Al₂O₃和SiO₂均不产生有害影响），资源化利用难度较小；本发明所用原料为原状磷石膏，含有未分解的磷矿、残留的磷酸以及有机物等有害杂质，在资源化利用中需要解决有害杂质的负面影响，资源化利用难度更大。②该专利的反应体系由无机盐、阳离子表面活性剂、乙二醇水溶液构成，属于醇水互溶体系；本发明的反应体系为反相微乳液，由脂肪伯类醇、表面活性剂及水构成，属于醇水互不相溶体系，两者反应体系不同。③该专利使用转晶剂通过静电作用选择吸附在石膏晶体（010）和（110）面，对α型半水硫酸钙晶须的微观形貌进行调控；本发明则通过控制表水比等参数调控反相微乳液中纳米级水滴颗粒的尺寸，间接调控α型半水硫酸钙晶须的微观形貌，两者晶须微观形貌的调控方式不同。

发明专利《一种利用固体废弃物磷石膏制备石膏晶须的方法》（授权号CN105088347B）中公开了一种利用磷石膏制备石膏晶须的方法。该专利与本发明相比在以下几点不同：①该专利需对磷石膏进行水洗及中和预处理；本发明使用原状磷石膏，无需对磷石膏进行预处理；②该专利制备过程为：将预处理后的磷石膏按一定比例与丙三醇及水混合，放入管式炉内，升温至500℃，保温2h，得到半水硫酸钙晶须；本发明则是将磷石膏按比例加入反相微乳液中，让磷石膏主要成分二水硫酸钙溶解后在纳米水滴颗粒中再结晶形成α型半水硫酸钙晶须，两者反应过程及机理完全不同。