摘要：以磷石膏為原料， 采用“氨法”除雜純化和水熱反應制備硫酸鈣晶須， 考察磷石膏除雜及制備硫酸鈣晶須的工藝條件。結果表明：當磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比為1.0∶1.0∶0.8, 溫度T1、T2和T3均為25℃， 鹽酸濃度2.5 mol·L-1, 碳酸鈣、鹽酸的配料比為1∶2.5時， 為其除雜最優條件；在此條件下， 磷石膏經純化處理后得到高純度硫酸鈣， 其轉化率為86.93%, 純度和白度分別是99.5%和99.3%.水熱反應的最優條件為反應時間5 h、漿料質量濃度為8%和反應溫度150℃；在此條件下制得的硫酸鈣晶須平均長徑比125.84, 單個晶須長徑比最大為169.66, 對應晶須長度為554.43μm.
關鍵詞：氨法； 磷石膏； 水熱反應； 硫酸鈣晶須；
目前我國磷石膏累積堆存量已超過2億t, 而磷石膏的利用率僅為20%~30%, 主要用于水泥工業、化工原料、土壤改良劑、路基或工業填料等[1-3], 這些產品的價值較低。以磷石膏為原料開發硫酸鈣晶須成為目前磷石膏高附加值應用研究的熱點[4,5].磷石膏制備硫酸鈣晶須的研究重心是磷石膏的純化除雜方式和晶須的制備工藝。除雜方式有水洗、酸洗、氨法、焙燒等[6-8], 也有不除雜直接制備晶須的[9];晶須制備主要有蒸壓法[10]和水熱法[1].目前磷石膏制備硫酸鈣晶須的硫酸鈣產率最高為72.66%[11], 平均長徑比95[12,13],長度20~400μm[6,14], 單個晶須長徑比達138.46[15].然而， 如何制備高性能硫酸鈣晶須， 提高硫酸鈣晶須的長度及長徑比， 保證其長度均勻、形貌均一仍需進一步研究。因此， 本文采用“氨法”純化除雜和水熱合成制備纖維狀硫酸鈣晶須， 考察磷石膏除雜和制備纖維狀硫酸鈣晶須的工藝條件。
1 實驗部分
1.1 材料與儀器
磷石膏 （內江銀山磷石膏渣場， 烘干磨細備用） ;碳酸氫銨 （NH4HCO3, AR） 、氨水 （NH3·H2O, AR） 、濃硫酸 （H2SO4, AR） 、濃鹽酸 （HCl, AR） 、鈣指示劑均購自成都金山化學試劑有限公司， 去離子水自制。
BSA224S-CW電子天平 （賽多利斯 （北京） ） 、SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵 （鄭州長城科工貿） 、WGL-125B電熱鼓風干燥箱 （天津泰斯特） 、ZNCL-DT高壓反應釜 （西安太康科技） 、TGL-17高速冷凍離心機 （四川蜀科） 、白度儀 （杭州齊威儀器有限公司） 、XRD-6000型X-射線衍射儀 （日本島津） 、JSM-5610LV/INCA型掃描電子顯微鏡 （日本電子株式會社） .
1.2 實驗方法
采用“氨法”純化磷石膏、水熱法合成纖維狀硫酸鈣晶須的技術路線如圖1所示。
工藝流程為：1） 適量磷石膏粉末加入到一定比例的氨水與碳酸氫銨溶液中， 不斷攪拌發生復分解反應：
反應完全的懸浮液經過濾處理得到硫酸銨溶液與碳酸鈣粗品。2） 碳酸鈣粗品與鹽酸反應后生成CO2氣體和Ca Cl2溶液：
經過濾后除去不溶性雜質；其中CO2氣體利用氨水吸收生成碳酸氫銨并用于上述第1） 步的復分解反應。3） Ca Cl2溶液經過濾處理除去不溶性雜質， 與第1） 步反應生成的硫酸銨溶液按化學計量比加到反應釜中進行復分解反應：
生成硫酸鈣和氯化銨， 經過濾后氯化銨溶液采用蒸發方式得到工業級氯化銨；水蒸汽經冷凝后回用；硫酸鈣經三次洗滌后得到高純度硫酸鈣。4） 精制硫酸鈣經水熱處理、過濾和干燥等操作后生成硫酸鈣晶須。其中洗滌水循環使用， 一次洗滌水用于配置第1） 步驟的磷石膏漿料溶液， 二次洗滌水用于第一次洗滌， 三次洗滌水用于第二次洗滌。CO2回收利用和洗滌水循環利用有助于減少三廢排放和水資源浪費。
2 結果與討論
由前述磷石膏制備硫酸鈣晶須的工藝流程可以看出， 磷石膏純化處理過程和水熱過程的工藝條件將影響硫酸鈣晶須制備的質量。
2.1 磷石膏“氨法”純化條件
2.1.1 配料比
磷石膏純化過程中涉及磷石膏與碳酸氫氨、氨水反應生成碳酸鈣的溫度T1、碳酸鈣與鹽酸反應生成氯化鈣的溫度T2、氯化鈣與硫酸銨反應生成硫酸鈣的溫度T3.在碳酸鈣、鹽酸的配料比1∶2.5, 鹽酸濃度1.25 mol·L, 溫度T1、T2和T3均為25℃的條件下， 考察磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比對硫酸鈣轉化率、純度和白度的影響。如圖2所示， 隨著磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比增加， 硫酸鈣轉化率先增加后減小， 樣品的純度和白度分別大于98.0%和98.5%.這歸因于溶液中碳酸根和銨根離子濃度影響硫酸鈣沉淀析出。因此， 磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比為1.0∶1.0∶0.8較為適宜。
2.1.2 溫度
在磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比為1.0∶1.0∶0.8, 碳酸鈣、鹽酸的配料比1∶2.5, 鹽酸濃度1.25 mol·L的條件下， 考察溫度對硫酸鈣轉化率、純度和白度的影響。如圖3A所示， 硫酸鈣的轉化率隨著溫度T1的升高而降低。這是因為碳酸氫銨在高溫條件下易分解并逸出， 減少了溶液體系中碳酸根和銨根離子。硫酸鈣的轉化率隨著溫度T2的升高同樣降低 （圖3B） , 這歸因于HCl溶液中的HCl分子易揮發。溫度T3的升高也會導致硫酸鈣的轉化率下降 （圖3C） , 這是由于硫酸鈣的溶解度隨著溫度的升高而增大。值得一提的是樣品的純度和白度分別大于98.0%和98.5%.因此， 溫度T1、T2和T3均為室溫25℃較為適宜。
2.1.3 鹽酸濃度
在磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比為1.0∶1.0∶0.8, 碳酸鈣、鹽酸的配料比1∶2.5, 溫度T1、T2和T3均為25℃的條件下， 考察鹽酸濃度對硫酸鈣轉化率、純度和白度的影響。如圖4所示， 隨著鹽酸濃度的增加， 硫酸鈣的轉化率和白度先增大后減小， 純度大于98.5%;當鹽酸濃度為2.5 mol·L時， 其轉化率和白度均最大， 分別為86.91%和99.5%.因此， 鹽酸濃度為2.5 mol·L較為適宜。
2.1.4 碳酸鈣與鹽酸配料比
在碳酸氫氨和氨水的配料比為1.0∶1.0∶0.8, 鹽酸濃度2.5 mol·L, 溫度T1、T2和T3均為25℃的條件下， 考察碳酸鈣、鹽酸的配料比對硫酸鈣轉化率、純度和白度的影響。如圖5所示， 硫酸鈣的轉化率隨著碳酸鈣、鹽酸的配料比的增加先增大后減小， 其純度和白度分別大于98.8%和98.5%;當碳酸鈣、鹽酸的配料比為1∶2.5時， 轉化率最高， 為86.77%.因此， 碳酸鈣、鹽酸的配料比為1∶2.5較為適宜。
磷石膏經純化處理后得到高純度硫酸鈣， 轉化率為86.93%, 純度和白度分別是99.5%和99.3%, 其掃描電鏡 （SEM） 圖片和XRD分析結果如圖6所示。由圖6 （a） 可知， 得到的硫酸鈣大部分為不規則片狀， 少量為針狀；圖6 （b） 表明硫酸鈣衍射峰窄且尖銳， 說明結晶性較強， 且其物相是二水硫酸鈣。
2.2.1 反應時間
在料漿濃度為4%、反應溫度110℃的條件下， 反應時間對硫酸鈣晶須形貌的影響如圖7所示。
A.2 h;B.3 h;C.5 h;D.6 h
由圖7可知， 硫酸鈣晶須直徑在1~4μm, 長度為50~380μm, 形貌均一。當反應時間小于5 h時， 隨著時間的增加， 直徑沒有明顯變化， 晶須的長徑比有所增加；2 h, 3 h, 5 h時晶須平均長徑比分別為62.65, 82.92和109.00, 其中3 h, 5 h時最大的長徑比分別為117.82和121.03, 晶須長度最長為377.03μm.當反應時間為6 h時， 晶須長徑比明顯縮短， 其平均長徑比為40.95, 出現折斷的現象。因此， 反應時間5 h制得的晶須長徑比最佳。
2.2.2 料漿濃度
在反應時間為5 h、溫度在110℃的條件下， 料漿濃度對硫酸鈣晶須形貌的影響如圖8所示。料漿質量濃度在4%~14%時， 磷酸鈣晶須的長徑比隨著料漿質量濃度的增加先增大后減小。當料漿質量濃度為8%時， 平均長徑比達到最大值109.25, 此時晶須平均長度406.18μm, 平均直徑為3.67μm.當料漿質量濃度為14%時， 平均長徑比最低， 為68.25μm, 且有團聚現象。體系溶液濃度過低時， 溶質的傳質速率減慢， 需要較長時間才能達到溶液的相對過飽和度， 影響晶體的成核速率和生長速率。體系溶液濃度過高時， 一方面， 溶液黏度變大， 成核點增多， 易發生二次成核；另一方面， 硫酸鈣溶解不充分， 晶須的生長空間小， 易發生團聚， 對合成的硫酸鈣晶須形貌有直接影響。因此， 制備硫酸鈣晶須的最佳料漿質量濃度為8%.
A.4%;B.8%;C.12%;D.14%
2.2.3 反應溫度
在料漿濃度為8%、反應時間為5 h的條件下， 反應溫度對硫酸鈣晶須形貌的影響如圖9所示。隨著溫度的升高， 硫酸鈣晶須的直徑沒有明顯的變化， 平均長徑比先升高后降低；當溫度為150℃時， 平均長徑比最大， 為125.84;此時， 單個晶須長徑比最大為169.66, 對應晶須長度為554.43μm.這是由于溫度的變化導致晶體在溶液中的溶解度和過飽和度的變化， 改變晶體的生長形態。溫度過低時， 晶型轉化過程難以實現， 且硫酸鈣在水中的溶解度很小， 晶須難以形成。溫度過高時， 硫酸鈣在水中的溶解度變大， 溶液的過飽和度很低， 晶須生長的推動力小， 導致晶須的長徑比會有所降低。
A.110℃；B.120℃；C.140℃；D.150℃；E.160℃；F.170℃
3 結論
（1） 磷石膏“氨法”純化過程的最優條件為磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比為1.0∶1.0∶0.8, 溫度T1、T2和T3均為室溫25℃， 鹽酸濃度2.5mol·L, 碳酸鈣、鹽酸的配料比為1∶2.5.在此條件下， 磷石膏經純化處理后得到高純度硫酸鈣， 其轉化率為86.93%, 純度和白度分別是99.5%和99.3%.
（2） 水熱反應的最優條件為：反應時間為5 h、漿料質量濃度為8%和溫度150℃。在此條件下制得的硫酸鈣晶須平均長徑比為125.84, 單個晶須長徑比最大為169.66, 對應晶須長度為554.43μm.
參考文獻
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[9]楊麗萍， 石文建， 秦軍， 等。工業廢渣磷石膏水熱合成硫酸鈣晶須的研究[J].無機鹽工業， 2013, 45 （4） :49-50.
[10]耿慶鈺， 李建錫， 韓偉明， 等。磷石膏蒸壓制備半水硫酸鈣晶須[J].人工晶體學報， 2016, 45 （7） :1892-1897.
[11]周華鋒， 李響， 張肖肖。磷石膏中鈣的富集及硫酸鈣晶須的制備[J].化工礦物與加工， 2017 （4） :8-12.
[12]崔益順。磷石膏制備硫酸鈣晶須的研究[J].無機鹽工業， 2010, 42 （9） :49-50.
[13]陳彬， 廖吉星， 項雙龍。磷石膏水熱合成法制備硫酸鈣晶須工藝研究[J].磷肥與復肥， 2015, 30 （8） .
[14]鄭紹聰， 余強， 謝剛， 等。用鹽酸溶解工業磷石膏重結晶法制備硫酸鈣晶須[J].濕法冶金， 2016, 35 （6） :488-491.
[15]耿慶鈺， 李建錫， 鄭書瑞， 等。磷石膏常壓酸溶液法制備二水硫酸鈣晶須[J].硅酸鹽通報， 2015, 34 （12） :3731-3736.
關鍵詞：氨法； 磷石膏； 水熱反應； 硫酸鈣晶須；
目前我國磷石膏累積堆存量已超過2億t, 而磷石膏的利用率僅為20%~30%, 主要用于水泥工業、化工原料、土壤改良劑、路基或工業填料等[1-3], 這些產品的價值較低。以磷石膏為原料開發硫酸鈣晶須成為目前磷石膏高附加值應用研究的熱點[4,5].磷石膏制備硫酸鈣晶須的研究重心是磷石膏的純化除雜方式和晶須的制備工藝。除雜方式有水洗、酸洗、氨法、焙燒等[6-8], 也有不除雜直接制備晶須的[9];晶須制備主要有蒸壓法[10]和水熱法[1].目前磷石膏制備硫酸鈣晶須的硫酸鈣產率最高為72.66%[11], 平均長徑比95[12,13],長度20~400μm[6,14], 單個晶須長徑比達138.46[15].然而， 如何制備高性能硫酸鈣晶須， 提高硫酸鈣晶須的長度及長徑比， 保證其長度均勻、形貌均一仍需進一步研究。因此， 本文采用“氨法”純化除雜和水熱合成制備纖維狀硫酸鈣晶須， 考察磷石膏除雜和制備纖維狀硫酸鈣晶須的工藝條件。
1 實驗部分
1.1 材料與儀器
磷石膏 （內江銀山磷石膏渣場， 烘干磨細備用） ;碳酸氫銨 （NH4HCO3, AR） 、氨水 （NH3·H2O, AR） 、濃硫酸 （H2SO4, AR） 、濃鹽酸 （HCl, AR） 、鈣指示劑均購自成都金山化學試劑有限公司， 去離子水自制。
BSA224S-CW電子天平 （賽多利斯 （北京） ） 、SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵 （鄭州長城科工貿） 、WGL-125B電熱鼓風干燥箱 （天津泰斯特） 、ZNCL-DT高壓反應釜 （西安太康科技） 、TGL-17高速冷凍離心機 （四川蜀科） 、白度儀 （杭州齊威儀器有限公司） 、XRD-6000型X-射線衍射儀 （日本島津） 、JSM-5610LV/INCA型掃描電子顯微鏡 （日本電子株式會社） .
1.2 實驗方法
采用“氨法”純化磷石膏、水熱法合成纖維狀硫酸鈣晶須的技術路線如圖1所示。
圖1 磷石膏制備硫酸鈣晶須的工藝流程圖Fig.1 Preparation process of calcium sulfate whisker from phosphogypsum
工藝流程為：1） 適量磷石膏粉末加入到一定比例的氨水與碳酸氫銨溶液中， 不斷攪拌發生復分解反應：
反應完全的懸浮液經過濾處理得到硫酸銨溶液與碳酸鈣粗品。2） 碳酸鈣粗品與鹽酸反應后生成CO2氣體和Ca Cl2溶液：
經過濾后除去不溶性雜質；其中CO2氣體利用氨水吸收生成碳酸氫銨并用于上述第1） 步的復分解反應。3） Ca Cl2溶液經過濾處理除去不溶性雜質， 與第1） 步反應生成的硫酸銨溶液按化學計量比加到反應釜中進行復分解反應：
生成硫酸鈣和氯化銨， 經過濾后氯化銨溶液采用蒸發方式得到工業級氯化銨；水蒸汽經冷凝后回用；硫酸鈣經三次洗滌后得到高純度硫酸鈣。4） 精制硫酸鈣經水熱處理、過濾和干燥等操作后生成硫酸鈣晶須。其中洗滌水循環使用， 一次洗滌水用于配置第1） 步驟的磷石膏漿料溶液， 二次洗滌水用于第一次洗滌， 三次洗滌水用于第二次洗滌。CO2回收利用和洗滌水循環利用有助于減少三廢排放和水資源浪費。
2 結果與討論
由前述磷石膏制備硫酸鈣晶須的工藝流程可以看出， 磷石膏純化處理過程和水熱過程的工藝條件將影響硫酸鈣晶須制備的質量。
2.1 磷石膏“氨法”純化條件
2.1.1 配料比
磷石膏純化過程中涉及磷石膏與碳酸氫氨、氨水反應生成碳酸鈣的溫度T1、碳酸鈣與鹽酸反應生成氯化鈣的溫度T2、氯化鈣與硫酸銨反應生成硫酸鈣的溫度T3.在碳酸鈣、鹽酸的配料比1∶2.5, 鹽酸濃度1.25 mol·L, 溫度T1、T2和T3均為25℃的條件下， 考察磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比對硫酸鈣轉化率、純度和白度的影響。如圖2所示， 隨著磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比增加， 硫酸鈣轉化率先增加后減小， 樣品的純度和白度分別大于98.0%和98.5%.這歸因于溶液中碳酸根和銨根離子濃度影響硫酸鈣沉淀析出。因此， 磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比為1.0∶1.0∶0.8較為適宜。
圖2 原料配料比對轉化率的影響Fig.2 Effect of mixed ratio of phosphogypsum, ammonium bicarbonate and ammonia on conversion
2.1.2 溫度
在磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比為1.0∶1.0∶0.8, 碳酸鈣、鹽酸的配料比1∶2.5, 鹽酸濃度1.25 mol·L的條件下， 考察溫度對硫酸鈣轉化率、純度和白度的影響。如圖3A所示， 硫酸鈣的轉化率隨著溫度T1的升高而降低。這是因為碳酸氫銨在高溫條件下易分解并逸出， 減少了溶液體系中碳酸根和銨根離子。硫酸鈣的轉化率隨著溫度T2的升高同樣降低 （圖3B） , 這歸因于HCl溶液中的HCl分子易揮發。溫度T3的升高也會導致硫酸鈣的轉化率下降 （圖3C） , 這是由于硫酸鈣的溶解度隨著溫度的升高而增大。值得一提的是樣品的純度和白度分別大于98.0%和98.5%.因此， 溫度T1、T2和T3均為室溫25℃較為適宜。
圖3 溫度對磷石膏轉化率的影響Fig.3 Effect of temperature on conversion
2.1.3 鹽酸濃度
在磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比為1.0∶1.0∶0.8, 碳酸鈣、鹽酸的配料比1∶2.5, 溫度T1、T2和T3均為25℃的條件下， 考察鹽酸濃度對硫酸鈣轉化率、純度和白度的影響。如圖4所示， 隨著鹽酸濃度的增加， 硫酸鈣的轉化率和白度先增大后減小， 純度大于98.5%;當鹽酸濃度為2.5 mol·L時， 其轉化率和白度均最大， 分別為86.91%和99.5%.因此， 鹽酸濃度為2.5 mol·L較為適宜。
圖4 鹽酸濃度對轉化率的影響Fig.4 Effect of concentration of hydrochloric acid on conversion
2.1.4 碳酸鈣與鹽酸配料比
在碳酸氫氨和氨水的配料比為1.0∶1.0∶0.8, 鹽酸濃度2.5 mol·L, 溫度T1、T2和T3均為25℃的條件下， 考察碳酸鈣、鹽酸的配料比對硫酸鈣轉化率、純度和白度的影響。如圖5所示， 硫酸鈣的轉化率隨著碳酸鈣、鹽酸的配料比的增加先增大后減小， 其純度和白度分別大于98.8%和98.5%;當碳酸鈣、鹽酸的配料比為1∶2.5時， 轉化率最高， 為86.77%.因此， 碳酸鈣、鹽酸的配料比為1∶2.5較為適宜。
圖5 碳酸鈣與鹽酸的配料比對轉化率的影響Fig.5 Effect of mixed ratio of calcium carbonate and hydrochloric acid on conversion
綜上， 磷石膏“氨法”純化過程的最優條件為：磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比為1.0∶1.0∶0.8, 溫度T1、T2和T3均為室溫25℃， 鹽酸濃度2.5mol·L, 碳酸鈣、鹽酸的配料比為1∶2.5.磷石膏經純化處理后得到高純度硫酸鈣， 轉化率為86.93%, 純度和白度分別是99.5%和99.3%, 其掃描電鏡 （SEM） 圖片和XRD分析結果如圖6所示。由圖6 （a） 可知， 得到的硫酸鈣大部分為不規則片狀， 少量為針狀；圖6 （b） 表明硫酸鈣衍射峰窄且尖銳， 說明結晶性較強， 且其物相是二水硫酸鈣。
圖6 硫酸鈣SEM圖片 （a） 和XRD分析結果 （b） Fig.6 SEM image （a） and XRD pattern （b） of purified phosphogypsum
2.2 水熱反應條件2.2.1 反應時間
在料漿濃度為4%、反應溫度110℃的條件下， 反應時間對硫酸鈣晶須形貌的影響如圖7所示。
圖7 不同反應時間硫酸鈣晶須的SEM照Fig.7 SEM images of calcium sulfate whisker at different reaction time
A.2 h;B.3 h;C.5 h;D.6 h
由圖7可知， 硫酸鈣晶須直徑在1~4μm, 長度為50~380μm, 形貌均一。當反應時間小于5 h時， 隨著時間的增加， 直徑沒有明顯變化， 晶須的長徑比有所增加；2 h, 3 h, 5 h時晶須平均長徑比分別為62.65, 82.92和109.00, 其中3 h, 5 h時最大的長徑比分別為117.82和121.03, 晶須長度最長為377.03μm.當反應時間為6 h時， 晶須長徑比明顯縮短， 其平均長徑比為40.95, 出現折斷的現象。因此， 反應時間5 h制得的晶須長徑比最佳。
2.2.2 料漿濃度
在反應時間為5 h、溫度在110℃的條件下， 料漿濃度對硫酸鈣晶須形貌的影響如圖8所示。料漿質量濃度在4%~14%時， 磷酸鈣晶須的長徑比隨著料漿質量濃度的增加先增大后減小。當料漿質量濃度為8%時， 平均長徑比達到最大值109.25, 此時晶須平均長度406.18μm, 平均直徑為3.67μm.當料漿質量濃度為14%時， 平均長徑比最低， 為68.25μm, 且有團聚現象。體系溶液濃度過低時， 溶質的傳質速率減慢， 需要較長時間才能達到溶液的相對過飽和度， 影響晶體的成核速率和生長速率。體系溶液濃度過高時， 一方面， 溶液黏度變大， 成核點增多， 易發生二次成核；另一方面， 硫酸鈣溶解不充分， 晶須的生長空間小， 易發生團聚， 對合成的硫酸鈣晶須形貌有直接影響。因此， 制備硫酸鈣晶須的最佳料漿質量濃度為8%.
圖8 不同料漿濃度制備的硫酸鈣晶須的SEM照片Fig.8 SEM images of calcium sulfate whisker at different slurry concentration
A.4%;B.8%;C.12%;D.14%
2.2.3 反應溫度
在料漿濃度為8%、反應時間為5 h的條件下， 反應溫度對硫酸鈣晶須形貌的影響如圖9所示。隨著溫度的升高， 硫酸鈣晶須的直徑沒有明顯的變化， 平均長徑比先升高后降低；當溫度為150℃時， 平均長徑比最大， 為125.84;此時， 單個晶須長徑比最大為169.66, 對應晶須長度為554.43μm.這是由于溫度的變化導致晶體在溶液中的溶解度和過飽和度的變化， 改變晶體的生長形態。溫度過低時， 晶型轉化過程難以實現， 且硫酸鈣在水中的溶解度很小， 晶須難以形成。溫度過高時， 硫酸鈣在水中的溶解度變大， 溶液的過飽和度很低， 晶須生長的推動力小， 導致晶須的長徑比會有所降低。
圖9 不同反應溫度制備的硫酸鈣晶須的SEM照片Fig.9 SEM images of calcium sulfate whisker at different reaction temperature
A.110℃；B.120℃；C.140℃；D.150℃；E.160℃；F.170℃
3 結論
（1） 磷石膏“氨法”純化過程的最優條件為磷石膏、碳酸氫氨和氨水的配料比為1.0∶1.0∶0.8, 溫度T1、T2和T3均為室溫25℃， 鹽酸濃度2.5mol·L, 碳酸鈣、鹽酸的配料比為1∶2.5.在此條件下， 磷石膏經純化處理后得到高純度硫酸鈣， 其轉化率為86.93%, 純度和白度分別是99.5%和99.3%.
（2） 水熱反應的最優條件為：反應時間為5 h、漿料質量濃度為8%和溫度150℃。在此條件下制得的硫酸鈣晶須平均長徑比為125.84, 單個晶須長徑比最大為169.66, 對應晶須長度為554.43μm.
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