齊源昊，吳錦繡，柳召剛，胡艷宏，馮福山，李健飛，王 昕，劉叢林

（1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014010；2.輕稀土資源綠色提取與高效利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)稀土濕法冶金與輕稀土應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

工業(yè)廢水的循環(huán)利用是環(huán)境污染防治及可持續(xù)發(fā)展的新戰(zhàn)略。對(duì)稀土冶金過(guò)程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行資源化利用是稀土行業(yè)當(dāng)前必須解決的問(wèn)題。目前稀土廠產(chǎn)出的廢水主要成分為硫酸銨，此外還含有鎂、鐵、錳等雜質(zhì)，大量硫酸銨廢水的排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。如何對(duì)該廢水中高附加值物質(zhì)進(jìn)行回收和開(kāi)發(fā)利用是一個(gè)重要的研究課題。因此，本論文將硫酸銨廢水中的大量硫酸根轉(zhuǎn)化成硫酸鈣晶須，該晶須具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值［1］。

硫酸鈣晶須（CSW）是一種幾乎可以達(dá)到理想狀態(tài)的細(xì)微結(jié)晶纖維，外觀上為白色疏松狀固體。硫酸鈣晶須（石膏晶須）可以分為無(wú)水、半水和二水3 種晶型［2］。目前最主要的制備方法有水熱法和常壓酸化法，制備的硫酸鈣晶須平均直徑為1～4 μm、平均長(zhǎng)度為30～150 μm、平均長(zhǎng)徑比為30～80［3］。馬天玲［4］利用水熱法以脫硫石膏為原料制備出的硫酸鈣晶須平均長(zhǎng)度達(dá)到80 μm，長(zhǎng)徑比為50～80。馬繼紅［5］以天然生石膏為原料、用氯化鎂作為晶型助長(zhǎng)劑，采用水熱法制備了性能優(yōu)良，形貌均一、可控的硫酸鈣晶須。秦軍等［6］以工業(yè)磷肥生產(chǎn)的廢渣-磷石膏為原料，用水熱法制備出平均長(zhǎng)度為75 μm、長(zhǎng)徑比為42的硫酸鈣晶須。硫酸鈣晶須具有高強(qiáng)度、耐酸堿性、抗化學(xué)腐蝕性、韌性和電絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)與橡膠、塑料等聚合物的親和能力強(qiáng)［7］。特別是半水和無(wú)水的硫酸鈣晶須具備高強(qiáng)度和高模量等綜合性能，且具有突出的物理化學(xué)性能和優(yōu)良的力學(xué)性能等。因此CSW 不僅應(yīng)用于高分子材料的增強(qiáng)補(bǔ)韌、摩擦材料的增強(qiáng)和建筑材料性能的改善等，還應(yīng)用在造紙工業(yè)、廢水處理等領(lǐng)域［8-10］。目前工業(yè)制備硫酸鈣晶須的主要原料為天然石膏［6］，同時(shí)也采用工業(yè)副產(chǎn)石膏（如電石渣、檸檬酸渣）和濃厚鹵水等［11-12］。但是這些研究仍處于實(shí)驗(yàn)階段，尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。另外，硫酸鈣晶須的晶格缺陷少，具有完善的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外形，強(qiáng)度接近理論值，是目前強(qiáng)度較大的固體。其具有優(yōu)良的力學(xué)性能，可廣泛作為復(fù)合材料的增強(qiáng)和改性劑，比如應(yīng)用于水泥和瀝青等復(fù)合材料中［13］。與其他無(wú)機(jī)晶須相比，硫酸鈣晶須是無(wú)毒的綠色環(huán)保材料［14］。從以上分析可知，硫酸鈣晶須具有優(yōu)良的特性，而且物美價(jià)廉，同時(shí)是綠色環(huán)保材料，因此具有廣闊的應(yīng)用前景［15］。

本文以硫酸銨廢水為原料，采用水熱法制備高長(zhǎng)徑比的硫酸鈣晶須。用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化制備硫酸鈣晶須的最佳工藝條件；再通過(guò)調(diào)控反應(yīng)體系的pH，實(shí)現(xiàn)無(wú)水硫酸鈣晶須的結(jié)構(gòu)和形貌的調(diào)控。本工藝生產(chǎn)成本低廉、環(huán)境友好，并且研發(fā)的硫酸鈣晶須質(zhì)量穩(wěn)定，易于工業(yè)化生產(chǎn)。本文的研究為稀土濕法冶金的清潔化生產(chǎn)提供理論依據(jù)，同時(shí)踐行了中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略［16-18］。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料和試劑

原料：包頭市的某稀土公司提供的高濃度硫酸銨廢水，成分如表1所示，實(shí)際測(cè)得的pH為3.3。

表1 硫酸銨廢水質(zhì)量Table 1 Quality of ammonium sulfate wastewater

試劑：氯化鈣（AR）；濃硫酸（AR）；實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

101-1A型電熱鼓風(fēng)干燥箱；TD-C型電子天平；DF-101S 型集熱式磁力攪拌器；SHZ-D（Ⅲ）型循環(huán)水多用真空泵；KQ-100DE 型超聲波清洗儀；D/MAX 2500PC型X射線衍射儀；5-3400N型掃描電子顯微鏡；NICOLET38 型紅外光譜儀；SDTQ600 型熱重分析儀。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 硫酸鈣晶須的制備方法

用量筒量取50 mL 硫酸銨廢水置于250 mL 燒杯中，稱取一定量的固體氯化鈣加入燒杯，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH分別為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0。將燒杯置于集熱式磁力攪拌器中常溫反應(yīng)30 min。然后移入反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中（容積為100 mL，填充度為80%）。密封高壓反應(yīng)釜后，放入電熱鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行水熱反應(yīng)?？刂品磻?yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度。反應(yīng)結(jié)束后陳化一段時(shí)間，使用循環(huán)水式真空泵抽濾使固液分離。然后用無(wú)水乙醇洗滌固體產(chǎn)物3 次，80 ℃下烘干12 h制得產(chǎn)物硫酸鈣晶須。

1.3.2 分析方法

樣品使用D/MAX 2500PC 型X 射線衍射儀（XRD）進(jìn)行物相分析，確定硫酸鈣晶須的物相組成。實(shí)驗(yàn)條件：Cu靶Kα輻射，掃描速度為5（°）/min、掃描角度為10～80°，管電壓為40 kV，管電流為30 mA，測(cè)試溫度為室溫。樣品微觀結(jié)構(gòu)通過(guò)5-3400N型掃描電鏡（SEM）觀測(cè)。測(cè)試流程：將晶須樣品經(jīng)過(guò)噴金處理后，通過(guò)導(dǎo)電膠粘結(jié)在載物臺(tái)上，在掃描電鏡下，采用不同的放大倍率觀察不同實(shí)驗(yàn)條件下的晶須形貌狀態(tài)。硫酸鈣晶須長(zhǎng)徑比的計(jì)算在500倍數(shù)下的SEM 照片中測(cè)量十根形貌均勻的晶須，利用Nano measurer 1.2軟件測(cè)量出平均長(zhǎng)度和直徑，計(jì)算出對(duì)應(yīng)條件下制備的晶須的長(zhǎng)徑比。樣品通過(guò)傅里葉變換紅外光譜儀（NICOLET380）來(lái)測(cè)定紅外光譜。取質(zhì)量比為1∶100 的硫酸鈣晶須和溴化鉀，混合均勻后進(jìn)行研磨，研磨至細(xì)粉狀，隨后進(jìn)行壓片處理（壓強(qiáng)為8 MPa、壓片時(shí)間為3 min）。最后放入到NICOLET380 型傅里葉變換紅外光譜儀中進(jìn)行分析。采用熱重-差熱分析儀（SDTQ600）測(cè)試樣品的熱分解行為，實(shí)驗(yàn)條件為稱取8 mg 左右的硫酸鈣晶須樣品，放入到熱重分析儀中進(jìn)行氬氣的熱分解測(cè)試，升溫速度為10（°）/min，測(cè)試溫度為室溫到1 000 ℃。

1.3.3 正交實(shí)驗(yàn)

采用正交方法安排實(shí)驗(yàn)，具有實(shí)驗(yàn)均衡分散、數(shù)據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)單、水平整齊可比等優(yōu)點(diǎn)。本文分別對(duì)反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、陳化時(shí)間進(jìn)行考察，設(shè)計(jì)三因素四水平正交實(shí)驗(yàn)。選取反應(yīng)時(shí)間A、反應(yīng)溫度B、陳化時(shí)間C作為正交實(shí)驗(yàn)的考察因素，將正交實(shí)驗(yàn)的各個(gè)因素選取4 個(gè)水平，分別為反應(yīng)時(shí)間A（4、5、6、7 h），反應(yīng)溫度B（120、130、140、150 ℃），陳化時(shí)間C（3.0、3.5、4.0、4.5 h）。用硫酸鈣晶須的長(zhǎng)徑比作為考察指標(biāo)［19］，取L16（43）正交表格，見(jiàn)表2。

表2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 2 Orthogonal test design

表3 是正交實(shí)驗(yàn)極差分析的結(jié)果，可以得到影響硫酸鈣晶須長(zhǎng)徑比大小的主次因素分別是反應(yīng)溫度、陳化時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間，最優(yōu)組合為A2B3C1。極差分析法計(jì)算工作量少便于推廣普及；但這種方法不能將實(shí)驗(yàn)中由于實(shí)驗(yàn)條件改變引起的數(shù)據(jù)波動(dòng)同實(shí)驗(yàn)誤差引起的數(shù)據(jù)波動(dòng)區(qū)分開(kāi)來(lái)；此外，各因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響大小無(wú)法用精確的數(shù)量估計(jì)，不能提出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷所考察因素作用是否顯著［20］。為了彌補(bǔ)極差分析的缺陷，因此可采用方差分析。

表3 正交實(shí)驗(yàn)極差分析Table 3 Analysis of orthogonal experimental range

表4 是方差分析的結(jié)果，由表4 可知，因素B的影響最為顯著、其次是因素C、最后是因素A，該分析結(jié)果與極差分析結(jié)果一致。結(jié)合表2 結(jié)果可知，本實(shí)驗(yàn)最佳的工藝條件為：反應(yīng)溫度為140 ℃、陳化時(shí)間為4.5 h、反應(yīng)時(shí)間為5 h。該最佳條件制備的產(chǎn)物正好是正交實(shí)驗(yàn)的7 號(hào)樣品，該硫酸鈣晶須的長(zhǎng)徑比最大能達(dá)到30.55。

表4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 4 Analysis of orthogonal experiment results variance

2 結(jié)果與討論

2.1 正交實(shí)驗(yàn)最佳產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和形貌分析

2.1.1 正交實(shí)驗(yàn)最佳產(chǎn)物XRD分析

對(duì)最佳產(chǎn)物7號(hào)樣品進(jìn)行XRD檢測(cè)，結(jié)果如圖1所示。通過(guò)Jade6.5軟件分析可知：硫酸鈣晶須的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片無(wú)水CaSO4的（PDF 83-0437）衍射峰的峰位基本吻合；空間群為C222（21），Z=6，晶胞參數(shù)分別為：a=b=0.697 2 nm，c=0.630 5 nm，α=β=γ=90°；最強(qiáng)峰位于（200）晶面，結(jié)晶度為66.58%。但是只有在11.75°處出現(xiàn)了一個(gè)小峰，這與二水CaSO4的標(biāo)準(zhǔn)卡片（PDF 70-0982）衍射峰的（020）晶面的衍射峰位相吻合，說(shuō)明產(chǎn)物以正交晶系的無(wú)水CaSO4晶須為主，含有少量的單斜晶系的二水硫酸鈣晶須。

2.1.2 正交實(shí)驗(yàn)最佳產(chǎn)物SEM分析

利用Nano measurer 1.2 軟件測(cè)量最佳產(chǎn)物7 號(hào)樣品的SEM照片，見(jiàn)圖2a。硫酸鈣晶須長(zhǎng)度和粒徑數(shù)據(jù)分布如圖2b、c所示。由圖可知，其最大長(zhǎng)度為119.1 μm，最小長(zhǎng)度為55.67 μm；最大直徑為5.27 μm，最小直徑為1.13 μm。計(jì)算出晶須平均長(zhǎng)度為85.55 μm、平均長(zhǎng)徑比為30.55。該硫酸鈣晶須分布均勻，表面光滑圓潤(rùn)，纖維化明顯［20］。

圖2 7號(hào)樣品的SEM照片（a）和長(zhǎng)度及粒徑分布圖（b、c）Fig.2 SEM image（a）and length&particle size distribution（b，c）of sample 7

2.2 研究pH對(duì)硫酸鈣晶須的形貌和結(jié)構(gòu)的影響

2.2.1 硫酸鈣晶須形貌分析

在最佳工藝條件的基礎(chǔ)上，研究不同pH對(duì)硫酸鈣晶須形貌的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。從圖3可知，pH對(duì)硫酸鈣晶須形貌的影響較大。pH=3.3 時(shí)為正交實(shí)驗(yàn)的最佳產(chǎn)物，產(chǎn)物的形貌分布均勻，平均長(zhǎng)度為85.55 μm、長(zhǎng)徑比為30.55。微調(diào)反應(yīng)體系為pH=3時(shí)，所得到的硫酸鈣晶須的形貌基本沒(méi)有發(fā)生變化，但長(zhǎng)度和直徑略有增加，平均長(zhǎng)度為88.16 μm、長(zhǎng)徑比為30.99。調(diào)節(jié)反應(yīng)體系為pH=2.5 時(shí)，所得到的硫酸鈣晶須的形貌變化較大，有細(xì)長(zhǎng)的晶須，同時(shí)出現(xiàn)大量的細(xì)小納米針狀和顆粒狀產(chǎn)物，這可能是由于大量的H+的存在，導(dǎo)致溶液體系不穩(wěn)定［21］，有部分硫酸鈣晶須被溶解，同時(shí)硫酸鈣晶須進(jìn)行重新結(jié)晶和生長(zhǎng)，晶須的平均長(zhǎng)度為67.1 μm、長(zhǎng)徑比為23.54。調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH=2 時(shí)，所得到的硫酸鈣晶須的形貌以纖維晶須為主，同時(shí)還有少量的顆粒。說(shuō)明此時(shí)硫酸鈣晶須仍然處在重新結(jié)晶和生長(zhǎng)過(guò)程中，其平均長(zhǎng)度和長(zhǎng)徑比開(kāi)始上升，晶須的平均長(zhǎng)度為80.79 μm、長(zhǎng)徑比為29.27。調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH=1.5時(shí)，所得到的硫酸鈣晶須的形貌基本是纖維狀晶須，但是分布不均勻，其平均長(zhǎng)度為92.16 μm、長(zhǎng)徑比為32.68。調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH=1 時(shí)，所得到的硫酸鈣晶須呈現(xiàn)纖維狀，表面光滑圓潤(rùn)，分布均勻，晶須平均長(zhǎng)度達(dá)到117.44 μm、長(zhǎng)徑比可達(dá)到40.2。

圖3 不同pH條件下硫酸鈣晶須的SEM照片F(xiàn)ig.3 SEM images of calcium sulfate whiskers at different pH values

用Nano measurer 1.2軟件測(cè)量出平均長(zhǎng)度和直徑，計(jì)算出對(duì)應(yīng)條件下制備的晶須的平均長(zhǎng)度和長(zhǎng)徑比。硫酸鈣晶須的長(zhǎng)徑比和平均長(zhǎng)度與pH 的關(guān)系如圖4所示。從圖4可知，隨著反應(yīng)體系pH從3.3到1逐漸降低，硫酸鈣晶須的長(zhǎng)徑比先降低，隨后又逐漸增大，直到pH=1 時(shí)的產(chǎn)物長(zhǎng)徑比達(dá)到最大。由此可見(jiàn)：H+的濃度對(duì)硫酸鈣晶須的形貌及生長(zhǎng)起了關(guān)鍵性作用［22-24］。這是因?yàn)镠+在溶液體系中參與Ca2+和SO42-反應(yīng)結(jié)晶過(guò)程，同時(shí)加入過(guò)量的濃硫酸，溶液體系中H+和SO42-的增加都有利于該反應(yīng)進(jìn)行，而且可以使Ca2+反應(yīng)更加完全。在反應(yīng)體系的pH=2.0～2.5時(shí)，硫酸鈣晶須被溶解，出現(xiàn)重新結(jié)晶和晶須生長(zhǎng)的過(guò)程。另外，因?yàn)榫ы毜男纬珊蜕L(zhǎng)過(guò)程對(duì)外界因素十分敏感，不同pH的微小差異可造成形態(tài)差異很大。硫酸銨廢水中含鎂、鐵、錳等金屬元素雜質(zhì)，以其硫酸銨廢水中含有的大量硫酸根為原料制備晶須時(shí)，晶須生長(zhǎng)機(jī)理基本符合螺旋位錯(cuò)生長(zhǎng)機(jī)理。根據(jù)晶須的誘導(dǎo)生長(zhǎng)機(jī)理，雜質(zhì)吸附于螺旋位錯(cuò)外圍生長(zhǎng)較慢的臺(tái)階上，使其生長(zhǎng)受到抑制，內(nèi)部生長(zhǎng)較快的臺(tái)階繼續(xù)生長(zhǎng)而成為晶須。雜質(zhì)的活性受pH 影響變得鈍化或敏化。隨著pH 不斷減小，以及雜質(zhì)在螺旋位錯(cuò)外圍臺(tái)階上的吸附能力減小，雜質(zhì)的活性不斷鈍化，因此長(zhǎng)徑比出現(xiàn)先減小后增大的現(xiàn)象，同時(shí)雜質(zhì)的影響也減弱了［25］?？紤]到隨著硫酸濃度的進(jìn)一步增大，會(huì)導(dǎo)致溶液體系放熱增加，不利于晶體的析出。并且實(shí)驗(yàn)成本隨之增大，所以選取pH=1較為合適。

圖4 硫酸鈣晶須平均長(zhǎng)度和長(zhǎng)徑比與pH的關(guān)系Fig.4 Relationship between average length and aspect ratio of calcium sulfate whisker and pH

2.2.2 硫酸鈣晶須的XRD分析

圖5為不同pH產(chǎn)物的XRD譜圖。從圖5可知，硫酸鈣晶須的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片無(wú)水CaSO4（PDF 83-4031）衍射峰的峰位基本吻合。說(shuō)明產(chǎn)物的主要成分是正交晶系的無(wú)水硫酸鈣晶須。但是在11.75°處有很小的峰，隨著反應(yīng)體系pH從3.3到1逐漸降低，其峰的強(qiáng)度逐級(jí)降低，pH 為1 時(shí)的產(chǎn)物該峰徹底消失，說(shuō)明pH為1的產(chǎn)物是純態(tài)無(wú)水硫酸鈣晶須?？梢?jiàn)調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH，對(duì)硫酸鈣晶須的晶體結(jié)構(gòu)有影響［26］。

圖5 硫酸鈣晶須的XRD譜圖Fig.5 XRD patterns of calcium sulfate whisker

通過(guò)Jade 6.5分析可知，pH=3的產(chǎn)物（200）晶面的結(jié)晶度為65.11%，（400）晶面結(jié)晶度是63.82%。pH=2.5的樣品（200）晶面的結(jié)晶度為67.84%，（400）晶面的結(jié)晶度是66.84%。pH=2 的產(chǎn)物（200）晶面的結(jié)晶度為72.69%，（400）晶面的結(jié)晶度是63.17%。pH=1.5的產(chǎn)物（100）晶面的結(jié)晶度為77.17%，（200）晶面的結(jié)晶度是73.47%。pH=1 的產(chǎn)物（200）晶面最突出，強(qiáng)度最高，結(jié)晶度為87.39%，（400）晶面的結(jié)晶度是75.56%。硫酸鈣晶須特征衍射峰對(duì)應(yīng)的晶面是（100）晶面，若晶面（200）處衍射峰強(qiáng)，表明硫酸鈣晶須的晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中晶面（200）較好地保留了。pH為1的產(chǎn)物是純態(tài)無(wú)水硫酸鈣晶須，晶須沿著（200）晶面生長(zhǎng)。一般結(jié)晶度越高，分子鏈排列越規(guī)則，就需要更高的溫度來(lái)破壞，說(shuō)明硫酸鈣晶須的熔點(diǎn)也得到了提高，這為硫酸鈣晶須作為增強(qiáng)和耐高溫助劑材料提供理論基礎(chǔ)［27］。從以上分析可知：當(dāng)反應(yīng)體系pH=1時(shí)，可以制備純態(tài)的無(wú)水硫酸鈣晶須。

2.2.3 硫酸鈣晶須的紅外分析

圖6為6個(gè)產(chǎn)物的紅外譜圖。由圖6可知：波數(shù)在1 135、670、584 cm-1處是硫酸鈣晶須中SO42-的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰和彎曲振動(dòng)吸收峰［28］；波數(shù)在3 400～3 500 cm-1和1 618 cm-1處為產(chǎn)物表面自由水引起的羥基伸縮振動(dòng)峰和彎曲振動(dòng)吸收峰，這可能是溴化鉀中的水或者是產(chǎn)物表面所吸收的水［27-28］，由于硫酸鈣晶須在空氣中不穩(wěn)定，容易吸收空氣中的水分。通過(guò)對(duì)比觀察到6個(gè)樣品的特征峰非常相近，進(jìn)一步說(shuō)明產(chǎn)物主要成分是硫酸鈣晶須。

圖6 硫酸鈣晶須的紅外譜圖Fig.6 Infrared spectra of calcium sulfate whiskers

2.2.4 無(wú)水硫酸鈣晶須的TG-DSC分析

圖7 為pH=1 的無(wú)水硫酸鈣晶須的熱重差熱分析。從TG 曲線可以看出，硫酸鈣晶須從69 ℃到226 ℃出現(xiàn)了明顯的質(zhì)量損失現(xiàn)象，質(zhì)量損失率為6.1%，這部分質(zhì)量損失主要是無(wú)水硫酸鈣晶須吸附空氣中的水分后加熱分解導(dǎo)致的；從226 ℃到1 000 ℃的TG 曲線趨于平滑，在此階段下無(wú)水硫酸鈣晶須的質(zhì)量未發(fā)生改變，說(shuō)明產(chǎn)物熱穩(wěn)定性良好。從DSC 曲線可以觀察到從35 ℃開(kāi)始出現(xiàn)強(qiáng)而尖銳的吸熱峰，峰值溫度為145 ℃。這可能是由于產(chǎn)物從空氣吸附的水分加熱分解所產(chǎn)生的吸熱峰。從以上分析可判斷產(chǎn)物中含有微量的水分，且所制得的產(chǎn)物熱穩(wěn)定性比較好。

圖7 TG-DSC曲線Fig.7 TG-DSC curves

3 結(jié)論

本文采用水熱法用硫酸銨廢水制備出了無(wú)水硫酸鈣晶須。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了制備硫酸鈣晶須的最佳工藝條件為：反應(yīng)溫度為140 ℃、反應(yīng)時(shí)間為5 h、陳化時(shí)間為4.5 h。在此工藝條件的基礎(chǔ)上確定pH 為1，可以制備出純態(tài)正交晶系結(jié)構(gòu)的無(wú)水硫酸鈣晶須。產(chǎn)物呈現(xiàn)纖維狀，分布均勻，表面光滑圓潤(rùn)；其平均長(zhǎng)度為117.44 μm、平均長(zhǎng)徑比為40.2。本文的意義在于將稀土濕法冶金產(chǎn)生的工業(yè)廢水轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)稀土濕法冶金的清潔化生產(chǎn)，有利于經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的和諧和可持續(xù)發(fā)展。