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。     

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。     

CaCO3与MoO3固相反应机理

采用非等温热重分析法对CaCO3与MoO3固相反应动力学进行了研究,由热重曲线及转化率分别拟合选取的13种固相反应机理函数,通过Coats-Refern方程分别求得活化能和指前因子,根据动力学参数及线性相关性判定该固相反应机理函数. 结果表明,CaCO3和MoO3于450℃开始反应,且速度较快,反应机理为随机成核随后生长,反应模型的积分形式为g(a)=-ln(1-a),活化能和指前因子分别为170.2 kJ/mol和1.3×107 s-1.     

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。     

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.     

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%。     

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。     

苦味酸铋的合成、分解反应动力学及热安全性(英文)

合成了苦味酸铋配合物(Bi-PA),对其结构进行了表征,并用TG-DTG及DSC技术研究了化合物的热行为和分解反应动力学。结果表明,在TG曲线上出现一个最大的失重阶段,对应于DSC曲线上的最大放热峰。放热分解反应过程可以认为是化学反应,其机理方程的微分式为f(α)=3(1-α)[-ln(1-α)]2/3,动力学方程为dα/dt=1013.51(1-α)[-ln(1-α)]2/3e-1.96×104/T。反应阶段的活化熵(ΔS≠),活化焓(ΔH≠)及活化自由能(ΔG≠)分别为2.25J.mol-1.K-1,159.82kJ.mol-1及158.60kJ.mol-1。     

酚醛树脂硫化丁腈橡胶的动力学

以氯化亚锡二水合物为活性剂制备了酚醛树脂(PF)硫化丁腈橡胶(NBR),考察了氯化亚锡二水合物对PF硫化NBR硫化特性的影响,并探讨了硫化机理。分别采用差减微分法(Freeman–Carroll)、Kissinger法和Ozawa法计算了硫化反应的动力学参数,建立了反应的自催化模型以及n级反应模型,得到了反应的动力学方程。结果表明,所建模型能够反映PF硫化NBR的反应过程,研究体系的n级动力学模型为dα/dt=1.7×10~(16)e~(-133 466)(1-α)~(0.95)。     

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。     

磷石膏脱硫工艺及应用研究

研究了以磷石膏为原料烧制硫化钙并用二氧化碳碳酸化分解硫化钙来生产硫化氢的工艺路线.通过单因素分析和正交实验设计,确定硫化钙碳酸化制备硫化氢的最佳工艺参数.最佳工艺参数为:反应温度为室温、二氧化碳气体流速为(110±10)个/min(以气泡计)、液固体积质量比为3 mL/g、反应时间为3 h.在此条件下硫的转化率为99%以上,残渣中硫质量分数可以降到1%以下.     

双外推法研究煤焦气化过程动力学机理

利用热重分析仪研究了蔡家塘煤焦的气化反应,并采用双外推法研究其动力学机理,计算了相应的反应动力学参数。DTG数据分析显示,蔡家塘煤焦气化反应过程中,其DTG曲线呈明显的双峰结构;通过动力学分析可知,其主要双峰各段反应机理不同,G(x)=1-(1-α)1/2和G(x)=[-ln(1-α)]1/4分别是碳转化率α在0.15~0.5和0.7~0.9区间最可能的机理函数。     

磷石膏还原制备硫化钙工艺参数研究

采用磷肥工业副产的磷石膏作为主要原料,煤粉作还原剂,经还原焙烧制备了硫化钙。研究了反应配比、反应时间、反应温度、反应气氛等对所制备的硫化钙样品的影响。通过单因素实验探索了最适宜的还原分解条件,在此基础上进行了正交优化实验,得到了还原分解反应的优化工艺条件为:煤粉过量25%、反应温度为870℃、反应时间为2 h,采用碘量法分析产物中的硫化钙含量。在此条件下计算得到磷石膏的转化率可达98%以上。     

基于化学反应控制的CaSO_4·2H_2O-(NH_4)_2CO_3反应动力学

石膏矿化二氧化碳两步法的本质是CO_2被氨吸收后形成的(NH_4)_2CO_3与石膏主要成分CaSO_4·2H_2O间的固液反应。对该反应过程进行研究,探索其反应机理和反应动力学方程。当搅拌转速500 rpm,温度区间25～45℃,其反应动力学可由收缩未反应芯模型描述,且为化学反应控制。其动力学方程符合拟一级假设,在实验温度25、30、35、40和45℃时,求得反应速率常数分别为1.20×10~(-4)、1.72×10~(-4)、2.47×10~(-4)、3.26×10~(-4)和4.28×10~(-4)s~(-1)。进一步回归得相应温区内反应速率常数k与温度T的关系:k=76879.92×exp(-50.21×10~3R~(-1)T~(-1))。     

微型流化床反应动力学分析仪的研制与应用

本文首次研发了一种用于测定气固反应速度、求算反应动力学参数的微型流化床反应分析仪器（MFBK）。该仪器利用流化床强化反应过程的热量与质量传递过程,通过气体脉冲输送在给定温度下瞬时进样,根据在线监测的气体组分浓度变化,测试反应速度、推导反应动力学参数和分析反应机理。利用该仪器测定氩气气氛中碳酸钙的分解反应表明：其表观活化能与指前因子分别为142.73kJ.mol^-1和399777s^-1,活化能在文献报道范围之内,且小于热重分析仪测定的184.3kJ.mol^-1,并建立了反应模式函数f(α)=(1-α)0.86,对应的拟合线性相关系数达到0.99。测定煤和生物质热解反应过程表明：MFBK测试的反应完成时间在15s左右,且揭示了生成气关键组分具有不同的释放时间和生成量,为深入探讨热解反应机理提供了新的证据。     

多重扫描速率法的硫酸铵热分解动力学

硫酸铵的热分解能为已内酰胺的生产过程提供循环的氨和硫酸,研究其热分解动力学具有重要意义。采用热重分析技术(TGA)通过多重扫描速率法研究了硫酸铵在氮气气氛中的热分解动力学。首先通过对比硫酸铵和硫酸氢铵的热失重过程,证明硫酸氢铵是硫酸铵分解过程的中间产物;然后分别利用积分KAS法和微分Friedman法求解硫酸铵热分解反应的活化能;最后由Coats-Redfern法推导最概然机理函数。结果表明,硫酸铵的非等温热分解分为3阶段。第1阶段转化率区间为0～0.14,活化能E=96.47 kJ×mol~(-1),指前因子ln(A/min~(-1))=19.13,符合n=3收缩圆柱体相边界反应机理;第2阶段转化率区间为0.14～0.2,E=79.47 kJ×mol~(-1),ln(A/min~(-1))=13.79,符合n=3/2随机成核和随后生长机理;第3阶段转化率为0.2～1,E=98.30 kJ×mol~(-1),ln(A/min~(-1))=18.00,符合n=3收缩球体相边界机理。     

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.