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。     

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.     

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。     

CaF2作用下磷石膏还原分解过程的动力学特性

借助热分析手段,研究了磷石膏在矿化剂作用下还原分解过程的反应特性,探讨了矿化剂CaF2对磷石膏高温分解过程的影响.矿化剂的引入可以显著降低磷石膏分解的起始温度,有效提高磷石膏还原分解的反应活性,加入3wt％ CaF2能使磷石膏的分解温度降低约200℃.矿化剂与磷石膏混合体系在950℃下分解时,主要产物是Ca2SiO4,也存在含氟的共熔体,表明加入CaF2能促进磷石膏的固相分解反应.利用Coats-Redfem法获得磷石膏还原反应的动力学方程,计算得到其表观活化能E=380.06 kJ/mol.     

文摘

从CaSO_4中回收SO_2的方法 用CO可从石膏、硬石膏或副产品CaSO_4中回收SO_2。CaSO_4(-7～+8目)用含有5％CO,30％CO_2,5％SO_2与余数N_2的气体,在2250°F,以0.20磅/秒·呎~z的貭量速度处理60分钟。最后的生成物CaO含CaS小于0.6％。CO_2的存在能减少CaS的生成。当用完全燃烧所需要的空气的75—95％来燃烧天然气时,天然气可用作还原介貭。SO_2可从还原气体中洗涤出来并转化为H_2SO_4。 (C.A.vol.65,No.6,8401h)     

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     

石膏固相还原分解反应研究

利用管式炉,在N2气氛条件下研究了焦炭与分析纯石膏之间的固相还原分解特性.根据石膏分解的固-固反应机理,探索石膏分解反应规律.单因素试验结果表明,在一定范围内,增加C/S摩尔比、升高温度、增加保温时间均能提高石膏的分解率.正交优化试验结果表明,固相还原反应的较优条件为:分解温度1200℃、C/S摩尔比1.3、保温时间50 min;优化条件下,石膏的分解产物为CaO,分解率接近100％.在试验选取的范围内,各因素对石膏分解率影响程度大小的顺序依次为反应温度、停留时间和C/S摩尔比.     

基于铁基载氧体的煤化学链气化还原过程中氮元素迁移行为

采用热重-质谱-红外联用技术（TG-MS-FTIR），Ar气氛下对煤进行化学链气化实验，实时分析还原过程热解阶段和水蒸气气化反应阶段的过程中固体质量变化和生成气体成分。使用X射线光电子能谱对固相产物进行表面元素分析，探究化学链气化还原过程不同阶段固相产物中氮赋存形态的变化。研究结果表明：载氧体对化学链气化还原过程不同阶段含氮气体释放均有影响。热解阶段载氧体促进自由基的生成，加速了一次热解阶段含氮气体的释放，高温下，载氧体促使NH₃转化为HCN；气化阶段载氧体的加入使半焦的石墨化程度降低，含氮气体释放速率增加。对固相产物中氮的赋存形态而言，载氧体会抑制热解阶段吡咯型氮的分解与转化，高温下，半焦的石墨化和有序化程度降低的同时，镶嵌在煤大分子里面的质子化吡啶裸露出来，质子化吡啶含量降低，吡啶型氮和吡咯型氮的含量大大提升。     

CaSO_4氢气下还原分解的热重研究

在 TG— 1 51加压热天平上 ,对常压和加压氢气气氛下 Ca SO4 的分解反应进行了研究 ,并采用 XRD技术对不同反应条件下的产物进行了分析测试 .结果表明 :在氢气还原气氛下升高温度和压力都导致 Ca SO4 还原分解速率加快 ,Ca SO4 分解产物主要是 Ga S;在 1 0 0 0℃时 Ca SO4和 Ca S之间可以发生固 -固反应生成 Ca O     

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。     

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℃。     

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。     

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.     

钾对纤维素-煤共热解过程焦炭结构和热解特性的影响

在纤维素上负载K_2SO_4和K_2CO_3,采用热重-红外联用(TG-FTIR)对负载钾盐的纤维素与煤共热解特性进行了研究,并采用红外光谱表征了热解前后样品的化学结构.结果表明:在900℃热解后,焦样中含C,H,O有机官能团和高岭石的峰消失,其中有机官能团的消失与气体产物释放有关,高岭石的消失是由于热转化生成偏高岭石和石英.纤维素与煤共热解过程中发生了协同反应.钾盐的添加对共热解反应中焦炭产率、最大反应速率、反应温度区间和活化能等都有较大影响,还促进了CO和CO_2的产量增加,并且使它们产生的温度区间移向低温区,其中K_2CO_3的作用更明显.K_2SO_4对酸类和酮醛类等含C≡O官能团的产物生成具有促进作用,而K_2CO_3具有抑制作用.钾盐对共热解CH_4气体的生成有不同程度的抑制作用.     

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。     

硫铁矿还原磷石膏反应热力学分析

采用HSC Chemistry热力学软件对硫铁矿还原磷石膏工艺进行了相关计算,探索了反应分解温度、不同温度下物相组成,并与相同条件下的硫铁矿还原磷石膏实验结果进行了比较。XRD分析结果表明,硫铁矿还原分解磷石膏的主要产物为Ca2Fe2O5和CaO,热力学计算结果与实验结果一致,表明采用化学热力学平衡分析方法可作为硫铁矿还原磷石膏反应特性研究的指导性方法。     

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)。     

氧化铁石墨固相还原非等温反应动力学

准确测试固固反应,如铁矿炭还原反应的动力学在科学研究和实际应用中均具有重要意义。利用热重程序升温的方法研究了氧化铁石墨还原的固固反应特性,在惰性气氛下分别考察了研磨与浸渍混合后焙烧制得的Fe₂O₃/C样品的失重曲线,采用Flynn-Wall-Ozawa公式和Coats-Redfern公式相结合的方法分别求算了两种混合样品的固固反应动力学参数,研究发现氧化铁在炭表面的聚集形态与其活化能变化规律直接相关,且浸渍焙烧法所得样品的活化能符合强吸热反应活化能变化规律。结合固体原位XRD表征与气体产物在线分析手段,发现在初始阶段Fe₂O₃即可与C直接反应生成Fe₃O₄和CO₂。该反应的活化能约为530 kJ·mol^-1,反应机理为二级化学反应模型。