振动流化床中磷石膏分解耦合反应研究

在振动流化床中进行了磷石膏分解与焦炭燃烧反应耦合研究,考察了反应温度、碳硫摩尔比、床层高度和反应时间对磷石膏分解率、脱硫率以及产生气体SO2质量分数的影响。结果发现,在能量耦合条件下磷石膏的分解率、脱硫率和SO2质量分数都得到了显著的提高;当床层高度为200mm、碳硫摩尔比为0.8、空气流量为145mL/min和反应时间为1h时,磷石膏的分解率达到80.94%,脱硫率达到75.96%,SO2平均质量分数达到12.56%。     

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。     

碳硫比对磷石膏分解率的影响研究

在氮气条件下,磷石膏在不同温度、碳硫比和保温时间下的分解情况不尽相同,提高煅烧温度和延长保温时间可有效的提高磷石膏的分解率。在1100℃和1150℃、碳硫比0.7、保温20 min时,磷石膏分解的分解率可达在99%以上;而在1200℃、保温5 min后,磷石膏的分解率可以达到99%以上。     

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。     

硫磺分解磷石膏制硫酸技术进展及推广应用

针对磷石膏资源化利用课题,开展了硫磺低温分解磷石膏制高浓度SO_2技术、氧化钙残渣的高值化利用技术及磷石膏制酸过程的系统集成及工程实施关键技术研究。硫磺分解磷石膏过程的动力学试验研究结果表明:一段反应温度为650℃,反应停留时间为1 h,反应产物可达到二段物料配比;二段反应温度为1 100℃,磷石膏分解率大于98%,系统脱硫率大于96%。氧化钙残渣配以铝矾土、磷石膏在1 250℃/60 min下可烧制成高品质的硫铝酸盐水泥熟料;采用氯化铵浸取脱硫钙渣碳酸化制备高纯度碳酸钙,残渣中钙浸取率为85.62%,硅脱除率达到95.30%,所得轻质碳酸钙产品纯度达98.90%,达到涂料用优等品指标要求。建立万吨级硫磺低温分解磷石膏制硫酸示范装置,实现了磷石膏转化率99%、分解温度为1 050℃、窑气φ(SO_2)高达12.2%的工艺指标。     

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%。     

循环流化床中高硫煤还原分解磷石膏中试研究

通过利用高硫煤作为还原剂在自行设计的循环流化床中试装置中对磷石膏进行了高温热分解实验,随着反应温度的升高,磷石膏的分解率与脱硫率升高,磷石膏的分解率达到97%的反应时间逐渐减少.而且在还原性气氛增加的情况下,反应时间会减少.还原性气氛越强,磷石膏的分解率越高,反之,则磷石膏的脱硫率越低,说明磷石膏在弱还原性气氛下分解是较为有利的.     

氢气还原分解硫酸钙的热力学研究

运用热力学计算软件HSC对氢气还原硫酸钙进行了热力学研究。计算发现,加入氢气后硫酸钙的分解温度较自行分解所需的温度显著降低,且氢气浓度越低对硫酸钙反应越有利。根据热力学计算结果,利用磷石膏在流化床分解炉中进行热态试验,考察了反应温度、气体流量、床层高度对磷石膏分解时反应动力学的影响。实验结果表明,当气体流量242mL/min、床层高径比(H0/D)4.8、温度控制在1 000～1 050℃时,对于流化床中氢气还原分解磷石膏有利。     

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-废氨水固定CO_2的试验研究

利用企业废氨水、磷石膏与CO_2制备硫酸铵和碳酸钙,可以实现磷石膏和废氨水的资源化利用。系统考察了反应温度、反应时间、液固比、氮硫比、CO_2流量、搅拌速度和水洗预处理对硫酸钙转化率的影响。结果表明:在反应温度40℃、反应时间60min、液固比8.0、氮硫比2.4、CO_2流量500mL/min、搅拌速度300r/min、水洗预处理3次的最佳反应条件下,硫酸钙的转化率可达到96.11%。试验结果对磷石膏固废的综合利用和CO_2减排具有一定的实际意义。     

磷石膏-废氨水对CO_2矿化能力的研究

利用磷石膏和废氨水对二氧化碳(CO_2)进行矿化反应,研究反应温度、反应时间、液固比、氮硫物质的量之比、CO_2流量、搅拌转速、水洗预处理次数等因素对磷石膏-废氨水体系矿化CO_2能力的影响。通过实验确定最佳反应条件:反应温度40℃、反应时间60 min、液固比8.0 m L/g、氮硫物质的量之比2.4、CO_2流量500 m L/min、搅拌转速300 r/min、水洗预处理次数3次。在此条件下,磷石膏-废氨水对CO_2的矿化能力可达到100g磷石膏固定CO_223.60 g。     

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。     

磷石膏复分解制硫酸铵的工艺研究

采用单因素试验,进行了以磷石膏为原料复分解反应制备硫酸铵的试验,考察了反应时间、反应温度、加料速度、液固比、物料比[n(CO2-3)/n(SO2-4)]和搅拌器转速对反应的影响.通过正交试验优选,确定了最佳工艺条件:反应时间为100 min,反应温度为45℃,搅拌器转速为150 r/min,物料比[n(CO2-3)/n(SO2-4)]为1.15,液固比(质量计)为2.9,加料速度为36g/min.在最佳工艺条件下,磷石膏中SO2-4的平均转化率为98.98%.     

脱硫石膏料球的分解

为研究脱硫石膏在成球状态下的分解特性,根据石膏分解气固反应和固固反应机制,探索脱硫石膏料球分解反应的影响因素及其影响规律。研究结果表明:脱硫石膏料球很难在弱还原性气氛条件下分解;在掺入石油焦作为固体还原剂后,脱硫石膏能够较好地实现分解。正交实验结果表明:掺入石油焦的脱硫石膏料球较优的分解条件为:分解温度1 200℃、分解时间30 min、碳硫摩尔比n(C)/n(S)为1.0、料球粒径为5~7 mm。     

细粒磷矿硫酸酸解过程的磷石膏结晶研究

本文以浮选后的细颗粒(55~60μm)马边磷矿为代表性矿样,通过正交实验设计及极差分析方法探讨反应温度、停留时间、液相SO3质量浓度、料浆液固比等因素对细粒磷矿分解及磷石膏结晶的影响。结果表明:细粒磷矿分解的实验室较佳工艺条件为:反应温度85℃、液相SO3质量浓度0.040 g/mL、液固比3.0∶1、反应时间4.0 h。在此工艺条件下,磷酸的萃取率为93.43%,磷石膏的平均粒径为74.47μm。同时对实验数据进行回归分析,得到细粒磷矿磷酸萃取率和磷石膏平均粒径的数学模型,该模型能较好地预测和优化细粒磷矿分解和磷石膏结晶的过程。     

磷石膏分解过程的模拟试验研究

为研究工业分解炉内磷石膏的分解工况特性,在实验室的模拟试验装置中开展了磷石膏分解反应动力试验,通过分析固体反应产物的成分,可以对磷石膏分解反应进程和产物获得全面的认识。模拟试验结果表明,在还原性气体介质（5％CO,25％CO2,70％N2）中及1010℃－1060℃的温度下停留3min～5min后,可以使磷石膏配合料的分解率和脱硫率分别达到98％和80％左右,为指导磷石膏分解炉的开发研究提供了新的试验手段和重要的动力学依据。     

磷石膏部分分解制备贝利特硫铝酸盐水泥的探究

利用磷石膏分解率高的特点,将预先煅烧后分别达到73.82％和80.15％分解率的磷石膏与矾土和石灰石进行配料烧制贝利特硫铝酸盐熟料,探讨部分分解磷石膏用于制备贝利特硫铝酸盐水泥的可行性.理论计算结果表明,当磷石膏分解率达到80.15％,SO2可以达到有实用价值的收集浓度;试验结果表明,利用部分分解的磷石膏制备的贝利特硫铝酸盐水泥早期水化放热量偏低,硬度也略微低于天然石膏制备的贝利特硫铝酸盐水泥的硬度,但对早期强度无明显的不利影响.可以认为,部分分解磷石膏可以用于制备贝利特硫铝酸盐水泥.     

复合还原剂还原分解磷石膏制取高浓度二氧化硫

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、n(C)/n(S)(生料中碳与三氧化硫物质的量比)、反应温度对炉气二氧化硫体积分数、磷石膏硫酸钙分解率和脱硫率的影响.结果表明:复合还原剂配方、反应温度、还原剂粒度对二氧化硫的体积分数都有影响.采用高硫煤与煤矸石的质量比为2∶ 1的复合还原剂,在n(C)/n(S)为0.7、还原剂粒径为111～122 μm、温度大于1 000 ℃时,二氧化硫体积分数可达16.02%,与采用单一高硫煤作为还原剂相比,二氧化硫体积分数能提高1.46%.采用复合还原剂工艺有利于降低反应温度,提高二氧化硫体积分数和磷石膏分解率及脱硫率,可为煤矸石、磷石膏综合利用开发一条新途径.     

石膏在高温下的分解脱硫研究

高效经济脱硫是脱硫石膏以氧化钙化学循环和烟气制酸途径实现资源化利用的关键。通过热重-质谱（TG-MS）联用、管式炉焙烧实验，并借助XRD、XRF等检测分析手段，系统研究了碳含量、氧化铁含量及温度对石膏分解和脱硫率的影响。结果表明，在氩气气氛下，石膏中加入碳和氧化铁均能有效降低石膏的分解温度，提高石膏的分解速率。碳含量、氧化铁含量、焙烧温度对石膏分解具有不同作用区间。高温低配碳时，石膏的分解率和脱硫率最高，当温度超过1 200 ℃时，升温对提高脱硫率的作用逐渐消失。配碳量增加后，脱硫率和分解率明显下降，分解温度降低，完全反应时间减少；添加氧化铁后，石膏的分解温度下降，分解率和脱硫率上升。实验条件下，为提高脱硫率，获得更多的氧化钙，控制温度在1 100 ℃，碳与硫酸钙物质的量比为0.8，氧化铁添加量为10%。     

磷石膏复分解法制备硫酸铵的研究

以磷石膏和碳酸铵为原料,采用复分解法制备硫酸铵。考察了原料物质的量比、反应温度、反应时间、液固比、搅拌器转速等因素对磷石膏制备硫酸铵的影响。通过实验,确定了最佳工艺条件:原料液中CO2-3与SO2-4物质的量比为1.5,反应温度50℃,反应时间90 min,液固比为5.0,搅拌器转速为200 r/min以上。在此条件下,磷石膏制备硫酸铵转化率大于90.0%,产品质量分数大于98.0%。