高硫煤还原磷石膏制SO_2

在N2气氛下研究了高硫煤还原磷石膏的热分解反应特性,利用烟气分析仪分析析出的气体成分。研究了不同颗粒尺寸的高硫煤对磷石膏分解的影响,结果表明,高硫煤颗粒尺寸在97—147μm有利于磷石膏分解制SO2的反应。研究还发现原料摩尔比对磷石膏的反应历程有显著的影响,当摩尔比为1∶1.96时,磷石膏还原分解的固体产物有CaS和CaO;当摩尔比降为1∶1.18时,固体产物中CaO大量增加,而仅有少量CaS存在;当摩尔比降到1∶0.98时,固体产物中除了CaO和CaS外,还发现了未反应完的CaSO4。所以摩尔比在1∶1.18时有利于高硫煤还原磷石膏制SO2。     

复合还原剂还原分解磷石膏的影响因素

采用高硫煤与煤矸石制备成复合还原剂还原分解磷石膏,研究了还原剂配方及粒度、C/S值（物料中C与S的摩尔比值）、反应温度对炉气二氧化硫浓度、磷石膏CaSO4分解率和脱硫率影响。结果表明：二氧化硫浓度可达16.02%,磷石膏中CaSO4分解率大于95%,磷石膏脱硫率大于90%,能为制酸提供合格的原料气和为制水泥提供合格的原料。     

副产磷石膏制造硫酸和水泥

近两年内德意志民主共和国进行了副产磷石膏制酸和水泥的研究,最近并发表了有关操作数据。 生产过程:磷石膏制酸及水泥主要是硫酸钙和碳反应生或SO_2,其反应: CaSO_4+2C→CaS+2CO_2 (1) 3CaSO_4+CaS→4CaO+4SO_2 (2) 总反应: 4CaSO_4+2C→4CaO+4SO_2+2CO_2(3) 在窑内(1)式的适宜温度900℃,(2)式的温度为1200℃。外加粘土、砂和氧化铁反应生成水泥熟料。 砂及粘土在进入转窑之前必须进行干燥,而焦炭和氧化铁(硫铁矿渣)一般不     

磷石膏和硫化钙反应过程的熔融特性研究

为探讨影响磷石膏分解制硫酸生产过程中回转窑内结皮、结圈和粘结堵塞等问题的主导因素,以磷石膏和硫化钙为原料,采用微机灰熔融性测定仪研究了不同添加剂和反应气氛对CaSO4和CaS固-固反应中熔融软化温度(ST)的影响。结果表明,提高磷石膏制硫酸反应中熔融软化温度的有效添加剂是高岭土和SO2、CO2、N2的混合气氛,而起助熔作用的添加剂是SiO2、AlPO4、FePO4.2H2 O、Na2 SiF6等。     

CO_2气氛下褐煤还原磷石膏的TG-FTIR研究

为了实现磷石膏的资源化利用,采用热重-傅里叶红外光谱联用技术(TG-FTIR),在CO_2气氛下对曲靖褐煤还原磷石膏的反应特性进行了研究。通过热重-红外联用技术分别对固体产物和气体产物的生成规律进行分析。结果表明,CO_2气氛下褐煤的加入可以明显降低磷石膏的还原分解温度,褐煤还原磷石膏主要经过三个过程:水分析出过程、褐煤热解过程、褐煤和CO与磷石膏的还原过程,且第三个过程的反应产物随Ca/C摩尔比的不同而变化。当Ca/C=0.5时,主要固体产物为CaS,气体中SO_2的释放较少;当Ca/C=2时,褐煤与磷石膏反应生成CaS,此后生成的CaS又可与磷石膏发生固-固反应生成CaO,气体中SO_2释放量较高,为分解磷石膏制硫酸联产水泥提供一定的可能。     

化学链燃烧钙基载氧体CaSO4与CO在不同温度下的反应行为

基于热重和红外联用进行等温实验,探讨了化学链燃烧载氧体CaSO4在CO气氛下的还原反应特性.研究发现:温度对CaSO4还原反应历程和速率有显著的影响,在10%CO气氛下,温度低于900℃时,发生单一反应,CaSO4的还原产物只是CaS,气相产物为CO2;当温度高于950℃后,发生平行反应和连串反应组合成的多重反应,固体产物为CaS和CaO,而产物气中除了有CO2,还存在SO2和COS,且气相硫化物的析出以COS为主;随着反应温度的升高,CaSO4与CO反应速率显著增加,而目标产物CaS在固体产物中所占的摩尔分数呈下降趋势;基于钙基载氧体化学链燃烧中燃料反应器温度不宜高于950℃.     

杂质对磷石膏碳粉还原分解的影响研究

本文研究了以碳为还原剂的条件下,杂质对磷石膏分解过程的影响.利用热力学软件FactSage对石膏分解过程中体系的物相变化进行模拟计算,其理论结果表明CaS会影响CaSO4的分解.结合XRD表征技术及化学分析方法对通过热重和管式炉实验所得的分解产物进行分析,结果验证了磷石膏的还原分解反应受到CaS含量的影响.SiO2、Fe2O3会抑制CaS的产生,从而促进磷石膏的分解;Al2O3则会促进CaS的生成,进而抑制磷石膏的分解.     

反应气氛和添加剂对磷石膏制酸反应的影响

在TG-DTA热分析仪上研究了反应气氛和添加剂对磷石膏制酸反应的影响。结果表明,用氢气还原硫酸钙的反应温区比用焦炭还原时低,反应起始温度和终结温度分别降低90℃和184℃。氢气浓度会影响硫被还原的程度,10%氢气气氛更有利于生成CaO和SO2。在用焦炭或氢气还原硫酸钙的反应过程中加入添加剂均可以明显降低反应温度。因此,采用氢气和添加剂处理磷石膏制酸联产水泥新工艺比传统工艺具有较明显的能耗优势。     

高温下 CaS氧化反应特性的实验研究

采用热重等温实验研究了970～1150℃内CaS的氧化反应特性,利用红外光谱仪定量分析反应析出SO2气体,通过亚甲基蓝分光光度法测定固体残留物中CaS的含量.实验研究发现,在970～1150℃内,反应呈先失重后增重趋势,固体残留物中都检测出少量CaS的存在.随温度升高,残留固体样品中CaSO4的质量百分比下降,而CaO的质量百分比上升,SO2析出速率急剧增大,1150℃下SO2的析出速率比970℃下的析出速率高了一个数量级.随O2浓度增大,残留固体样品中CaSO4的质量百分比和SO2析出速率轻微上升.降低反应温度和增大O2浓度,有利于提高CaS氧化生成CaSO4的比例.     

焦炉煤气化学链置换燃烧模拟研究

以焦炉煤气(COG,coke oven gas)为燃料,研究了CaSO4载氧体在燃料反应器(FR,fuel reactor)内的还原性,从原子层面对反应路径进行了探讨分析。当反应温度较低时(100~300℃),主要发生CO-H2甲烷化反应和CH4-CaSO4热化学硫酸盐还原反应,CaCO3与H2S是该温度范围内的主要产物。当反应温度较高时(400~1000℃),CaSO4与CO、H2和CH4之间的还原反应占据了主导地位,CaS、H2O和CO2是该温度范围内的主要产物。当反应温度进一步升高时(1000~1400℃),CaSO4与CaS发生固固反应生成大量的副产物SO2和CaO。温度和压力对产物中硫化物的分布有很大影响,在反应温度为1000℃,压力为0.1 MPa时,焦炉煤气的燃烧反应进行的很充分,但是反应在加压条件下进行时,CaSO4、CaS和H2S含量会有明显的下降,而SO2含量有一定程度的增加。     

不同气氛对硫化钙和磷石膏反应的影响研究*

硫化钙与磷石膏之间的固-固反应,以生成氧化钙和二氧化硫的反应为优势反应,同时反应中存在许多副反应。考虑到实际工业生产情况,在高温管式炉中,控制硫化钙与硫酸钙物质的量比为1.2∶3,在氮气、二氧化硫混合气氛基础上,逐步引入二氧化碳、一氧化碳、氧气等气氛,研究外加气氛对磷石膏分解率的影响。结果表明,不同的气氛对固-固反应有不同的影响。高物质的量分数的二氧化硫和氧气会抑制反应,使得磷石膏分解率大幅度降低;一氧化碳可以促进磷石膏的分解;二氧化碳的存在对反应几乎没有影响。     

硫磺分解氟石膏制高纯氧化钙联产硫酸的研究

氟石膏是氢氟酸生产过程中的副产品,为了变废为宝,利用硫磺为还原剂,采用两段法分解氟石膏制备硫酸和高纯氧化钙。一段反应为硫磺气化后氧化氟石膏生成硫化钙与二氧化硫,二段反应为一段反应生成的硫化钙与氟石膏高温反应生成氧化钙与二氧化硫,生成的氧化钙可用来中和废酸,也可进一步纯化后售卖,二氧化硫可用来制酸。此方法不但能实现硫、钙资源在厂区的内循环,而且能降低硫酸成本。通过热力学分析和一、二段不同反应温度及二段不同原料配比验证得到最佳反应条件为：一段反应温度为800 ℃、保温2 h;二段反应温度为1 100 ℃、保温1.5 h,反应物硫化钙与硫酸钙物质的量比为1.2:3。一段反应得到的硫化钙质量分数为83.51%,二段反应得到的氧化钙纯度为85.38%,并可进一步提纯到99.87%。硫酸生产成本估算为117.9元/t,远低于硫酸市场价格,具有较大的市场前景。     

CaSO4与CaS在N2气氛下反应动力学

利用热重分析仪研究了不同摩尔比下的硫酸钙和硫化钙混合物在N₂气氛下的反应特性，探讨了其化学反应动力学及反应机理.CaSO₄和CaS的固-固反应是CaS氧化生成CaO反应的速率控制反应.当CaSO₄过量时，CaSO₄与CaS的反应分两个阶段.在890～1120 ℃温度范围内CaSO₄与CaS发生固-固反应.在1160～1330 ℃温度范围内，剩余的CaSO₄发生自身分解.当CaSO₄与CaS的摩尔比为3∶1时，反应的活化能最大.CaSO₄和CaS的反应机理可以采用液态共熔体模型来解释.     

磷石膏热分解制备二氧化硫和氧化钙研究

在氮气氛下研究了碳还原分解磷石膏制备二氧化硫和氧化钙的反应特性,用烟气分析仪分析析出的气体成分,用X射线衍射仪（XRD）分析热分解固体样品。考察了煤颗粒尺寸、原料配比和反应温度对磷石膏热分解的影响。得到磷石膏热分解制备二氧化硫和氧化钙的最佳条件：煤粒径小于150 μm,碳与硫酸钙物质的量比为0.8,反应温度为1 000 ℃。在此条件下,可以得到二氧化硫最大体积分数为12.5%的分解炉气,分解固体样品中氧化钙质量分数达到65.32%,可以用作水泥原料或二氧化碳吸收剂。     

脲硫酸磷复合肥生产技术

脲硫酸磷复合肥是主要以尿素、硫酸和磷矿为原料生产的复合肥,生产过程无磷石膏排出。介绍脲硫酸磷复合肥反应原理、生产过程、优点及存在问题。     

Reductive decomposition of phosphogypsum with high-sulfur-concentration coal to SO2 in an inert atmosphere

In this study, using high-sulfur-concentration coal as a reducer, we have carried out the thermal decomposition of phosphogypsum to produce SO₂ in a nitrogen atmosphere at different conditions. Scanning electron microscopy and XRD-ray diffraction were used to analyze the solid products and the output gas consisting of mainly SO₂ was analyzed with gas analyzers. Both experiment results and theoretical analysis indicated that the optimum conditions to produce SO₂ were a mole ratio C:CaSO₄ = 1.2:1 and a decomposition temperature about 1000 °C. Under optimum conditions, the maximum SO₂ concentration was 7.6 vol.%, which can be used to produce sulfuric acid. The CaO concentration of the product was 57.13%, which can be recycled to be an alternative CaO sorbent or a raw material of cement. The conversion of phosphogypsum to sulfur dioxide was 92.2%, and the desulfurization rate of phosphogypsum was 95.16%.     

实验研究磷石膏分解制备硫化钙反应的最佳工艺条件

针对云南磷石膏中二氧化硅高的特点,通过磷石膏分解基本反应的热力学分析,实验研究了反应温度、碳硫摩尔比和铁粉加量对硫化钙收率的影响。得到磷石膏分解制备硫化钙的最佳工艺条件为n(C)/n(SO3)=3、反应温度900℃、反应时间150min,硫酸钙转化率可达99.0%以上。研究结果为开展磷石膏分解制硫酸新工艺的开发和设计提供了基础数据。