本文模拟了半水法湿法磷酸生产过程中α型半水硫酸钙(α-HH)的结晶过程.在30％P2 O5,反应温度95℃,过饱和度S=1.64～2.10条件下,通过浊度仪监测溶液中浊度变化,测定了不同F-及SiF2-6浓度下α-HH结晶诱导时间,采用经典成核理论公式计算了α-HH的临界晶核半径及成核速率,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)表征分析了F-及SiF2-6对α-HH结晶过程的影响.结果表明:随着F-、SiF2-6浓度的升高,α-HH晶体的结晶诱导时间延长,表面能和临界晶核半径都增大,然而成核速率减小.当过饱和度S=1.64时,加入0.06 mol·L-1 F-,α-HH结晶诱导时间延长了465 s,成核速率减小到0.403×1029晶核数·cm-3·s-1,然而,加入0.06 mol·L-1 SiF2-6,α-HH结晶诱导时间延长了710 s,成核速率减小到0.339×1029晶核数·cm-3·s-1.SiF2-6对α-HH晶体抑制成核作用大于F-.F-、SiF2-6阻碍了α-HH晶体沿C轴方向生长,使得晶体长径比减小,晶体形貌向短柱状变化.F-、SiF2-6影响了α-HH晶体(200)、(310)、(400)晶面衍射峰强度和结晶度.控制半水法湿法磷酸中F-及SiF2-6浓度水平,可以得到短柱状的α-HH晶体,有利于过滤洗涤.

α型半水硫酸钙;结晶诱导时间;临界晶核半径;成核速率;湿法磷酸;表面能

张远永;杨林;曹建新;刘荣;张煜

贵州大学化学与化工学院,贵阳 550025;贵州省工业废弃物高效利用工程研究中心,贵阳 550025

人工晶体学报

[1]张远永;杨林;曹建新;刘荣;张煜-.F-及SiF2-6对α型半水硫酸钙结晶成核及形貌的影响)[J].人工晶体学报,2022(08):1396-1405

SiF2,临界晶核半径

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