磷石膏是硫酸浸选磷矿石生产磷酸产生的固体废渣,二水硫酸钙是磷石膏的主要成份,含量大概在75%以上,磷石膏中的杂质较多,目前国内堆存的磷石膏渣已超过1.2亿吨,并且每年仍要产生5000多万吨。磷石膏的大量堆放会对土壤环境、水环境、大气环境产生较为严重的破坏。磷石膏的资源化、无害化、高值化利用已成为了研究热点,也是磷化工产业可持续发展的必经之路。但磷石膏由于杂质较多且颜色呈现灰黑色,使其应用范围受到极大的限制,利用磷石膏制备白色的硫酸钙晶须是磷石膏高值化利用的一种重要方法。本文主要进行了磷石膏制备二水硫酸钙晶须、制备半水硫酸钙晶须、提纯脱色以及转晶剂对半水硫酸钙晶体生长影响的研究,利用均匀实验与单因素实验相结合的方法,寻找制备硫酸钙晶须最佳的工艺条件,通过透射偏光显微镜观察硫酸钙晶体的微观形貌并计算其长径比,考察反应条件对磷石膏制备硫酸钙晶须的影响。利用X射线衍射谱图对各个产品进行物相分析。并研究了转晶剂对半水硫酸钙晶体生长的影响规律,通过本研究对磷石膏多元化、高值化利用提供了基础数据和理论参考,本研究主要进行一下工作:(1)以固体废弃物磷石膏为原料,采用常压酸化法制备二水硫酸钙晶须,以透射偏光显微镜以及相关软件作为分析了二水硫酸钙的长径比的手段,得出制备二水硫酸钙晶须的较理想的工艺条件为:反应温度80℃,料浆含固量0.20g · ml-1,反应时间10min,HC1质量分数20%。在此条件下制备出了长径比为138.46的高长径比晶须产品。反应后的滤渣和滤液可重复使用降低生产成本。(2)在磷石膏常压酸化法制备二水硫酸钙晶须实验的基础上,控制酸溶液的质量分数10%、酸溶液的体积300ml、反应时间10min反应温度80℃,改变磷石膏投加量,探索出当磷石膏投加量为12g,磷石膏提纯率可以达到99.7%以上,吨磷石膏回收率87.5%。(3)蒸压法制备半水硫酸钙晶须最佳的工艺条件为:料浆固液比0.15g · ml-1、反应时间0.5h、蒸压的压力0.3MPa,在此条件下制备出了长径比99.07,直径约1μμm。由微观形貌的观察得到制备半水硫酸钙晶须是二水硫酸钙溶解、重新结晶的过程,并且制备出的半水硫酸钙晶须产品纯度高、结晶良好。(4)在硫酸盐转晶剂中金属性弱于Ca2+的取代Ca2+后晶体向细长方向生长。钙盐转晶剂对半水硫酸钙晶体的生长影响较小,硝酸钙转晶剂对晶须长径比促进作用较为明显,其他未发现明显规律。有机羧酸类转晶剂对半水硫酸钙晶体生长产生影响主要原因是羧基与钙离子的络合作用,有机羧酸类转晶剂选择性的吸附在晶体C轴生长晶面上,降低晶面的表面能,抑制晶体往C轴方向生长。本研究选用的三种有机羧酸转晶剂分别为一元、二元、三元羧酸盐,由实验结果可以看出柠檬酸钠对钙离子的络合作用最强,油酸钠对钙离子的络合作用较差,造成晶体生长存在缺陷。