磷石膏与硫化氢气体反应制硫化钙的实验研究

对磷石膏在硫化氢气氛中还原分解制取硫化钙的过程进行了研究,经过热分析实验对磷石膏在硫化氢气氛中反应的机理进行研究,管式炉实验探讨了反应温度、反应时间和不同添加剂对磷石膏分解率及硫化钙产率的影响。结果表明:磷石膏在反应温度为950℃、反应时间为45 min,且添加Ca Cl_2或者Fe_2O_3的情况下磷石膏分解率能达到95%以上,分解渣中80%以上是硫化钙,Mg O对硫化氢气氛下磷石膏的分解率和硫化钙的产率影响较小。     

硫磺分解磷石膏制硫化钙工艺研究

研究了以硫磺为还原剂分解磷石膏得到硫化钙产物的方法。在热力学研究的基础上,考察了反应温度、反应时间、硫磺物质的量分数和二氧化硫物质的量分数对硫磺分解磷石膏的影响。通过实验得出优化工艺条件:反应温度为800℃、反应时间为2 h、硫磺(以S1计)物质的量分数为40%。在该条件下磷石膏的分解率达到98%以上。同时证明了二氧化硫对反应有明显的抑制作用。借助X射线衍射(XRD)对磷石膏分解产物进行物相解析,结果表明所得产物主要为硫化钙。     

不同气氛对硫铁矿与磷石膏反应过程软化温度的影响研究

不同气氛会影响硫铁矿还原磷石膏制酸反应体系的软化温度,从而导致回转窑内产生结圈和黏结堵塞等问题。先利用热力学软件计算了不同气氛对硫铁矿与磷石膏固-固反应体系熔融液含量、产物迁移过程的影响。通过微机灰熔点测定仪对二硫化亚铁与硫酸钙物质的量比以及气氛条件对反应体系软化温度的影响进行了实验验证。结果表明,反应体系软化温度随着二硫化亚铁与硫酸钙物质的量比的增加而降低,气氛条件对反应过程固相产物迁移过程的影响不大;相比于100%氮气气氛,在86%氮气+7%二氧化碳+5%二氧化硫+2%氧气的混合气氛下,磷石膏和硫铁矿反应体系熔融液含量少、软化温度高。     

H_2S气氛中LaCl_3催化磷石膏低温分解制CaS研究

对磷石膏在硫化氢气氛中制备CaS的过程进行研究,通过热分析实验和管式炉实验,探讨了反应温度、反应时间、H_2S流量和浸渍不同浓度LaCl_3对磷石膏分解率及硫化钙产率的影响。结果表明,LaCl_3的添加能显著降低磷石膏反应温度,在反应温度为900℃、反应时间为60min、H_2S流速为300m L·min~(-1)、LaCl_3添加量为0.5mol·L~(-1)的条件下,磷石膏分解率达到92.8%,硫化钙产率达到48.3%。     

硫化钙磷石膏固固反应的热分析动力学

磷石膏是湿法磷酸的副产物。化学法分解磷石膏制硫酸技术被认为是解决磷石膏巨量堆积严重污染环境问题的有效途径之一。但几乎所有化学分解磷石膏制备硫酸和氧化钙的工艺都不可避免地存在中间分解产物硫化钙与磷石膏的固固反应,研究该反应机理对化学法分解磷石膏的应用具有重要指导意义。今对硫化钙磷石膏固固反应过程进行了热分析动力学研究,考察了反应机理。结果表明该反应的表观活化能E为159.0 k J×mol~(-1),指前因子A为186727,最概然机理函数为G(α)=-ln(1-α),f(α)=1-α,反应机理为晶体成核与生长控制过程,描述硫化钙磷石膏固固反应过程的动力学方程为dα/dt=1.87×10~5exp(-1.91×104/T)(1-α)。     

用废弃物脱硫石膏制备铁酸钙的基础研究

结合目前中国大量的废弃脱硫石膏无法被合理利用的情况,讨论了钢厂中脱硫石膏制成铁酸钙回收利用的可能性。通过查询热力学数据进行计算研究,探讨石膏分解所需的气氛条件及相应条件下生成物组成。为达到最佳的分解效果,通过热力学计算调整一氧化碳/二氧化碳混合气体各项参数进而控制实验的进行。相关基础实验在实验室中利用现有管式炉进行烧结还原。通过对XRD数据进行半定量分析来确定石膏在不同条件下分解产物的成分组成。结果表明1 050℃为石膏气固反应和固固反应交界点。同时混合气体中一氧化碳体积分数为5%、100 m L/min的气体流量,可以保证气固反应生成氧化钙的同时,硫化钙的量在合理的范围内。实验进一步利用硫酸钙作为钙源制得铁酸钙,为废弃石膏在钢铁厂回收利用提供理论基础。     

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。     

不同气氛对硫铁矿和硫酸亚铁反应的影响研究

研究了硫铁矿分解硫酸亚铁的固-固反应,通过HSC热力学软件模拟和实际实验研究考察了含二氧化硫气氛和含氧气氛对硫铁矿分解硫酸亚铁的影响。热力学研究结果表明,二氧化硫对反应无明显影响,氧会增加硫酸亚铁的完全分解温度。实验研究表明,二氧化硫会降低原料脱硫率,但进一步增大二氧化硫浓度不会进一步影响原料脱硫率,这与热力学研究结果有差异,是因为HSC软件未考虑反应平衡;氧气浓度越高,原料脱硫率越低,主要因为氧气消耗掉部分还原剂硫铁矿。     

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。     

5%氯化钙存在下高硫煤还原磷石膏实验研究

以磷肥工业废渣磷石膏为原料,在磷石膏中掺入5%氯化钙(以质量分数计),以高硫煤为还原剂,在氮气吹净空气后焙烧还原磷石膏制备硫化钙、氧化钙,并采用碘量法分析产物中硫化钙、氧化钙的含量,考察硫酸钙的还原率。研究了原料配比、焙烧时间、焙烧温度、颗粒细度等因素对还原磷石膏的影响。在此基础上进行了正交实验,得到还原磷石膏制备硫化钙、氧化钙的优化工艺条件:硫酸钙与碳物质的量比为1∶1.3、焙烧温度为900℃、焙烧时间为2.5 h,在此条件下,磷石膏中硫酸钙的还原率可达到98%以上。在磷石膏中掺入5%氯化钙能降低磷石膏的还原分解温度。     

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。     

无机助剂对钾长石、磷石膏和碳酸钙体系分解温度的影响

以钾长石、磷石膏和碳酸钙作为原料,配料摩尔比例按照n（KAlSi3O8）：n（CaSO4·2H2O）：n（CaCO3）=2：1：6,并利用DTA差热分析仪,研究了几种无机助剂对钾长石、磷石膏和碳酸钙反应体系分解温度的影响,研究结果表明,NaF对该体系有积极作用     

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。     

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。     

磷石膏流态化分解与甲烷燃烧反应热量耦合研究

在振动流化床中对磷石膏分解与甲烷催化燃烧热量耦合强化磷石膏分解过程进行了研究。考察了反应温度、碳硫摩尔比、甲烷浓度、物料高径比、气体流量和反应时间对磷石膏分解率、脱硫率以及产生气体SO2浓度的影响。实验表明,强化磷石膏分解反应适宜的耦合条件为:反应温度1 030℃,气体流量140 mL/min,φ(CH4)4%,碳硫摩尔比1.0,物料高径比4.8,反应时间60 min,磷石膏分解率和脱硫率分别达到95.42%和85.62%,SO2体积分数达到17.86%。     

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。     

磷石膏、钾长石和碳酸钙体系反应历程研究

利用HSC Chemistry 5热力学计算软件对磷石膏、钾长石和碳酸钙体系进行了热力学计算,并对焙烧产物进行了XRD分析测试。计算和测试结果均表明,当n(CaSO4)∶n(KAlSi3O8)∶n(CaCO3)=1∶2∶6,焙烧产物为CaSiO3和Ca2Al2SiO7时,反应体系的起始反应温度最低,约为320℃,反应最容易进行。     

三相流化床中磷石膏分解渣碳酸化反应研究

通过对磷石膏分解渣在三相流化床中碳酸化反应的实验研究,探讨了不同因素对磷石膏分解渣中CaS转化的影响。实验结果表明:增大CO2气体流量和增加反应时间有利于CaS的转化,随着液固比的增大,CaS的转化率首先是增大然后趋于平缓,而升高反应温度对CaS的转化有微弱抑制作用。得到磷石膏分解渣碳酸化反应的最佳反应条件:CO2气体流量为300 mL/min、反应时间为40 min、液固比(体积质量比)为6 mL/g、反应温度为(25±2)℃。在最佳反应条件下,三相流化床中CaS的转化率为97.34%,釜式反应器中CaS的转化率为86.32%,相差了11%。与釜式反应器相比,三相流化床反应器更有利于磷石膏分解渣的碳酸化反应。     

热分析在磷石膏制酸反应研究中的应用

采用热分析方法研究磷石膏制酸过程中CaSO4与焦炭的反应进程。在TG-DTA热分析仪上研究原料配比(C与CaSO4摩尔比)对反应进程及反应温度的影响。通过比较化学反应的实际失重量与理论失重量,发现原料配比为0.4和0.5时,反应先生成CaS,且反应温度随原料配比增加而降低。当原料配比增至0.6时,反应先生成CaO、CO。反应产物的XRD表征也进一步证实分别生成了CaS和CaO,因此可以认为热分析方法用于磷石膏制酸反应研究是可行的。最后对反应机理进行了初步的探讨。