江苏一夫科技股份有限公司 江苏南京 210000
摘要：关于二水石膏的反应机理，本文采用的观点是结晶过程；本文旨在对结晶理论概述，通过一系列实验、中试生产，验证并提出了结晶过程中—石膏合成晶体中位径的影响因素，对以后化工中二水石膏生产起到抛砖引玉的作用。
本文介绍了化工中二水石膏结晶的影响因素主要有：温度、进料溶液质量分数、进料溶液流速、搅拌器转速、平均停留时间等影响。
关键词：化工中二水石膏；二水石膏反应机理；结晶过程
1引言
日常生活中所说的二水石膏都是指天然二水石膏（CaSO4·2H2O），又称为生石膏。目前，由于石膏行业整体产能落后，储量极少的优质石膏资源被野蛮地滥采滥挖，且未得到合理利用，不仅造成大量的不可再生的自然资源浪费，还严重影响了生态环境。为此，多地出台政策限制天然石膏开采，导致为数众多以天然石膏为原料的加工企业被迫停产。为了适应国家快速发展的需要，高纯度的化学石膏替代原有高品位的天然二水石膏已迫在危急，需要我们新一代去开展新型产业来适应时代的发展。工业上采用结晶法生产二水石膏来解决高纯度的化学石膏问题，来缓解当前因为过度开采天然石膏而带来的环境压力。
2.结晶的概念及结晶过程的影响因素
2.1结晶概念
固体物质以晶体状态从溶液、蒸汽或熔融物中析出的过程称为结晶。
2.2结晶过程及反应机理
利用物质的不同溶解度和不同的晶形，创造相应的结晶条件。可使固体质过纯度从液体中以晶体析出。结晶是获得高纯度固体物质的基本单元操作，结晶技术在很多工业部门（如化工、食品、制药、生物、材料、冶金等）得到广泛应用。例如二水石膏合成工艺就是工业中最常用的溶液中析出晶体的单元操作。
二水石膏CaSO4·2H2O（CSD）的反应机理如下：
SO42-+Ca2++ H2O→CaSO4·2H2O
2.3结晶过程的影响因素
所述的化工中二水石膏CaSO4·2H2O（CSD）形成过程，是在一定温度、一定溶液质量浓度、一定进料速度、一定搅拌速度、合适的停留时间的情况下结晶形成合适的二水石膏的中位径。人工合成的二水石膏（简称化学石膏），希望粒径（中位径）越大越好，对产品的纯度越有利。
3结晶的影响因素在实例中的应用
在实际工程应用中，温度、进料溶液质量分数、进料溶液速度、搅拌速度的设置直接关系到整个系统的稳定，甚至对后面工段会有一定的不良影响。较合理的工艺参数直接影响到工程生产的经济性，可以最大程度的减少对后续工段的影响。
现举例说明，具体原料参数如下表：
实验一：
对盐酸苯肼废水合成石膏的工艺参数进行了系统的研究，主要考察了温度（因素A）、氯化钙的质量分数（因素B）、氯化钙溶液的流速（因素C）、搅拌器转速（因素D）等对合成石膏中位径的影响，具体试验结果如表1所示：
对于苯肼废水合成石膏，自然是希望合成石膏的粒径越大越好。因此，根据极差分析结果，最佳的因素水平搭配是A1B2C2D1。
实验二：
本试验考察了不同温度对苯肼废水合成石膏粒径的影响，在CaCl2质量分数为15%；滴加时间为130min；转速为150-160rpm的条件下研究20℃、30℃、40℃、50℃、60℃对苯肼废水合成石膏粒径的影响，如图1所示，苯肼废水合成石膏的粒径随着温度的升高先减小后增大，在20℃及60℃苯肼废水合成石膏的粒径较大。
图1 温度对合成石膏粒径的影响 图2 不同温度重结晶前后效果图
实验三：
本试验考察了苯肼废水合成石膏试验的重现性，在CaCl2质量分数为15%；滴加时间为130min；转速为150-160rpm，反应温度为60℃的条件下，研究苯肼废水合成石膏的重现性，如表2所示，本试验的相对标准偏差为2.00%，说明本试验具有较好的重现性。
实验四：
本试验考察了不同温度苯肼废水合成石膏重结晶试验的效果，在CaCl2质量分数为15%；滴加时间为130min；转速为150-160rpm，的条件下，研究40℃、50℃、60℃苯肼废水合成石膏重结晶的效果，如图2所示，苯肼废水合成石膏经过重结晶过程后颗粒粒度增大了约为14μm，说明对苯肼废水合成石膏试验进行重结晶能得到较好的效果。
4实验小结
（1）苯肼废水合成石膏的最佳工艺为：反应温度15℃；氯化钙的质量分数为20%；氯化钙溶液的流速为0.096ml/s；搅拌器转速慢。
（2）对于苯肼废水合成石膏的粒径影响，氯化钙的质量分数影响最大，其次是氯化钙溶液的流速和温度，最后是搅拌速度。
（3）温度对苯肼废水合成石膏有较大的影响，随着温度的升高石膏的粒径先减小后增大，在20℃及60℃苯肼废水合成石膏的粒径较大，且试验具有较好的重现性。
（4）对苯肼废水合成石膏试验进行重结晶能得到较好的效果。
参考文献：
[1]叶铁林．化工结晶过程原理及应用[M]．北京：北京工业大学出版社，2006．
[2]张沂圭．二水硫酸钙结晶条件与结晶技术[J]．磷肥设计与粉体工程，2003（3）：14一18．
[3]张艳丽，张宝林，李冬光．二水硫酸钙结晶过程及活化琉松剂对其影响的研究[J]．化工矿物与加工，2004（3）：11一13．
[4]王良士，龙志奇，于滚等．湿法磷酸生产过程中控制硫酸钙结晶的研究[J]．化工矿物与加工，2008（4）：l一4.
论文作者:陈玉兰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/25
标签：石膏论文; 结晶论文; 废水论文; 粒径论文; 溶液论文; 温度论文; 氯化钙论文; 《基层建设》2018年第8期论文;