当当正版 α半水磷石膏的制备与性能 李显波，张覃 著 9787122365552 化学工业出版社

磷是动植物生长必需的元素，磷矿石既是制备磷肥、保障国家粮食安全和农业可持续发展的重要物质，又是精细磷化工的物质基础，是我国重要的战略性矿产。磷矿石主要用于生产磷酸，用量约占其总量的80%。磷石膏是湿法磷酸生产过程中，用硫酸分解磷矿石萃取磷酸过程中排出的大宗工业固体废弃物。据统计，每生产1t磷酸，约产生5t磷石膏，2018年我国磷石膏产生量为7800万吨，利用率为39.7%。磷石膏的主要成分为二水石膏，由于还含有磷、氟、有机物、放射性物质等杂质，导致其利用难度大，综合利用率低。磷石膏目前主要采用堆存处理，这不仅占用大量土地资源，而且其含有的可溶性磷、氟等物质会对周边水体和土壤造成污染。2006年国家环保总局首次将磷石膏渣定性为危险固体废物；2011年工业和信息化部发布的《关于工业副产石膏综合利用的指导意见》明确指出要提高工业副产石膏综合利用水平，促进工业副产石膏综合利用产业发展；2016年国务院印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中明确提出要大力推动大宗固体废弃物（含磷石膏）的综合利用；2018年贵州省提出全面实施磷石膏“以用定产”，实现磷石膏产销平衡。因此，磷石膏已成为制约磷化工产业可持续发展的瓶颈，如何加快磷石膏的资源化利用进度是目前研究的重点。

近年来，磷石膏的利用途径主要包括生产半水石膏胶凝材料，用作水泥缓凝剂、土壤调理剂，制硫酸联产水泥或硅钙钾镁肥，制硫酸铵或硫酸钾，充填等方面。其中，采用磷石膏代替天然石膏制备α半水石膏是其高附加值利用的重要方向。α半水石膏具有晶形完整、结构致密、标准稠度用水量低等特点，是一种优质的胶凝材料，其制品具有良好的力学性能、工作性能、生物相容性和环保性能。目前，α半水石膏的制备工艺有加压水蒸气法（蒸压法）、加压水溶液法和常压盐（醇）溶液法。由于反应条件温和，采用常压盐溶液法制备α半水磷石膏有良好的应用前景。然而，由于α半水磷石膏的自然生长习性呈长柱状，因此，选用合适的转晶剂调控α半水磷石膏晶形是制备的关键，使其晶体形貌从针状或长柱状向短柱状转变。相比较于针状α半水磷石膏，短柱状α半水磷石膏的流动性增强、标准稠度需水量降低、硬化体结构更加致密，从而表现出更高的力学强度。

本专著的研究工作获得了国家自然科学基金（U1812402）和国家重点研发计划（2018YFC1903500）的资助。

由于著者的水平有限，书中难免出现不严谨之处，敬请同行和读者不吝批评指正。

著者

2019年

磷石膏是我国磷化工行业的大宗危险固体废物，对磷石膏资源化利用的重要方向是将磷石膏转化为α半水磷石膏。《α半水磷石膏的制备与性能》通过研究常压盐溶液中α半水磷石膏的晶形调控以及水化硬化性能，优化了α半水磷石膏的制备条件，探讨了有机酸分子结构对α半水磷石膏晶形调控和力学性能的影响，为进一步利用磷石膏提供了重要的科学依据。

本书可供无机非金属材料工程、矿物资源工程、矿物加工工程等相关专业的高校师生以及科研院所的研究人员阅读参考。

第1章绪论001

1.1磷石膏的来源及危害001

1.2磷石膏中杂质存在形态及分布规律002

1.2.1磷酸及其盐003

1.2.2氟化物004

1.2.3有机物004

1.2.4碱金属盐004

1.2.5放射性物质004

1.3磷石膏预处理工艺005

1.4磷石膏综合利用现状007

1.4.1磷石膏生产半水石膏胶凝材料007

1.4.2磷石膏用作水泥缓凝剂008

1.4.3磷石膏用作水泥矿化剂008

1.4.4磷石膏制硫酸联产水泥或硅钙钾镁肥009

1.4.5磷石膏制硫酸铵或硫酸钾009

1.4.6磷石膏用作土壤调理剂010

1.4.7磷石膏充填010

1.5α半水石膏研究现状011

1.5.1α半水石膏的制备工艺011

1.5.2α半水石膏的形成机理013

1.5.3α半水石膏晶形调控014

1.6α半水石膏水化硬化016

1.6.1α半水石膏的水化机理016

1.6.2α半水石膏水化硬化性能018

第2章α半水磷石膏的制备019

2.1α半水磷石膏的制备与表征019

2.1.1试验材料019

2.1.2试验仪器和设备023

2.1.3α半水磷石膏的制备方法023

2.1.4产品分析与表征方法023

2.2常压水溶液中二水石膏转化为α半水石膏热力学分析025

2.3磷石膏预处理及其对制备α半水磷石膏的影响028

2.3.1预处理脱除磷石膏中磷、氟杂质028

2.3.2CaO用量对磷石膏转化速率的影响035

2.3.3反应体系pH的变化规律036

2.3.4CaO用量对α半水磷石膏晶体形貌的影响037

2.4盐介质对磷石膏制备α半水磷石膏的影响038

2.4.1NaCl039

2.4.2NaNO3041

2.4.3Na2SO4043

2.4.4MgCl2045

2.4.5CaCl2048

2.5反应温度对磷石膏制备α半水磷石膏的影响053

2.6固液比对磷石膏制备α半水磷石膏的影响054

2.7本章小结055

第3章α半水磷石膏晶形调控与力学性能056

3.1晶形调控的意义056

3.2多元羧酸对α半水磷石膏晶形调控与力学性能的影响056

3.2.1顺丁烯二酸056

3.2.2丁二酸070

3.2.3苯二甲酸074

3.2.4柠檬酸077

3.3氨基酸对α半水磷石膏晶形调控与力学性能的影响079

3.3.1L-天冬氨酸079

3.3.2L-谷氨酸和L-天冬酰胺083

3.4盐介质循环对α半水磷石膏力学性能的影响086

3.4.1CaCl2溶液直接循环对α半水磷石膏力学性能的影响087

3.4.2石灰水处理CaCl2循环液对α半水磷石膏力学性能的影响088

3.4.3生石灰处理CaCl2循环液对α半水磷石膏力学性能的影响089

3.5本章小结094

第4章α半水磷石膏晶形调控机理095

4.1有机酸类转晶剂在α半水磷石膏表面吸附FTIR分析095

4.1.1顺丁烯二酸在α半水磷石膏表面吸附FTIR分析095

4.1.2L-天冬氨酸在α半水磷石膏表面吸附FTIR分析096

4.2有机酸类转晶剂在α半水磷石膏表面吸附XPS分析098

4.2.1顺丁烯二酸在α半水磷石膏表面吸附XPS分析098

4.2.2L-天冬氨酸在α半水磷石膏表面吸附XPS分析099

4.3有机酸类转晶剂吸附对α半水磷石膏表面电位的影响100

4.3.1顺丁烯二酸在α半水磷石膏表面吸附zeta电位分析100

4.3.2L-天冬氨酸在α半水磷石膏表面吸附zeta电位分析101

4.4有机酸类转晶剂在α半水磷石膏表面吸附性原理计算102

4.4.1α半水磷石膏体相优化102

4.4.2α半水磷石膏体相电子结构性质分析103

4.4.3顺丁烯二酸在α半水磷石膏不同晶面的吸附104

4.5本章小结108

第5章α半水磷石膏水化硬化性能110

5.1α半水磷石膏水化过程热力学分析110

5.2α半水磷石膏水化进程111

5.2.1无转晶剂条件下制备α半水磷石膏的水化进程111

5.2.2添加顺丁烯二酸条件下制备α半水磷石膏的水化进程117

5.2.3添加L-天冬氨酸条件下制备α半水磷石膏的水化进程120

5.3α半水磷石膏硬化体显微结构与性能124

5.4本章小结133

参考文献134

磷石膏是我国磷化工行业的大宗危险固体废物，对磷石膏资源化利用的重要方向是将磷石膏转化为α半水磷石膏。《α半水磷石膏的制备与性能》通过研究常压盐溶液中α半水磷石膏的晶形调控以及水化硬化性能，优化了α半水磷石膏的制备条件，探讨了有机酸分子结构对α半水磷石膏晶形调控和力学性能的影响，为进一步利用磷石膏提供了重要的科学依据。

本书可供无机非金属材料工程、矿物资源工程、矿物加工工程等相关专业的高校师生以及科研院所的研究人员阅读参考。

1.大宗固体废物、危险固体废物磷石膏资源化的方法和技术。对我国磷化工行业清洁生产和高效资源化有一定的借鉴作用。

2.本书是作者研究工作的总结，图表内容真实可靠，对研究人员和资源利用行业的人员有一定的参考作用。

3.磷石膏利用中转化为α半水磷石膏的详细制备方法研究和性能表征，数据可靠。