磷石膏是湿法磷酸生产过程中排放的废渣，平均每产1吨磷酸约副产5吨磷石膏。大量磷石膏的堆放不仅占用土地，而且还会造成严重的环境污染。利用磷石膏生产硫酸铵和碳酸钙是将其变废为宝的方法之一。磷石膏的主要成分是硫酸钙，因此本文系统研究了以硫酸钙制取碳酸钙的反应结晶过程，主要内容包含以下几个方面：碳酸钙存在三个多晶型：方解石，文石和球霰石。晶型对碳酸钙产品的晶习、粒度及粒度分布有显著影响，因此对其形态学进行研究是非常必要的。本文通过引入晶种、添加剂和硫酸钙固体，研究不同条件下硫酸钙与碳酸氢铵反应体系中硫酸钙粒子对碳酸钙晶型的影响。利用PXRD和SEM对得到的碳酸钙晶体进行了表征，研究结果表明硫酸钙粒子的存在会影响碳酸钙的结晶过程，诱导生成方解石，导致检测不出球霰石的存在。本文利用FBRM测定了硫酸钙-碳酸氢铵体系在不同过饱和度与不同温度下得到碳酸钙的诱导期数据，同时研究了过饱和度与温度对诱导期的影响，并用经典成核以及簇凝聚理论模型对诱导期数据进行了分析研究。经典成核模型研究结果表明：在较高过饱和度范围，以均相成核为主，而在较低过饱和度范围，以非均相成核为主。簇凝聚理论模型结果表明：在较高的温度下，较大的晶簇扩散系数，较高的晶簇初始凝聚浓度和较小的临界核粒径共同导致了较短的诱导期。利用磷石膏生产碳酸钙是综合利用磷石膏的一种途径，但生产的碳酸钙粒度小难过滤，本文通过实验开发了磷石膏制取碳酸钙的低温工艺过程，研究了温度对碳酸钙粒度的显著影响。同时考察了液固比、搅拌速率、碳酸氢铵溶液流加速率、碳酸氢铵过量比、反应时间各个操作条件对结晶过程的影响，优化了磷石膏低温制取碳酸钙工艺过程，确定了磷石膏制取碳酸钙经验优化低温工艺的操作条件，使碳酸钙产品的主粒度提高了2倍多。