人工晶体学报

作者：张远永, 杨林, 曹建新, 刘荣, 张煜

单位：1.贵州大学化学与化工学院,贵阳 550025;；2.贵州省工业废弃物高效利用工程研究中心,贵阳 550025

关键词：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,

基金：国家重点研发计划(2018YFC1900206-2);贵州省科技计划(黔科合平台人才[2019]5668号,黔科合平台人才[2019]5409号, 黔科合支撑[2021]一般487)

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%P2O5,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。

来源：2022年第8期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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