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。     

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%。     

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。     

磷石膏制备硫酸钙晶须的研究

随着我国磷复肥的发展,磷石膏的产量逐年增多,综合利用面临严重挑战。以磷石膏为原料,采用酸结晶提取法制备硫酸钙晶须,考察反应温度、盐酸浓度、反应时间、液固质量比等因素对生成硫酸钙晶须的影响,用扫描电镜观察硫酸钙晶须的形貌,并分析了硫酸钙晶须的物理及化学特性。结果表明,生成硫酸钙晶须的最佳反应条件为反应温度80℃、盐酸w(H~+)0.20%~0.22%、液固质量比20、反应时间30 min,在此条件下可制备出平均直径为1~4μm,长径比为40~120的硫酸钙晶须产品,满足造纸及填料用要求。     

盐酸溶解磷石膏重结晶制备石膏晶须

以工业磷石膏为原料,使用盐酸对其进行溶解,探索了单因素试验条件(盐酸浓度、液固比、反应温度、反应时间)对磷石膏溶解率的影响,得到了磷石膏最佳溶解条件：盐酸浓度4 mol/L、液固比20 mL/g、反应温度80℃、反应时间20 min,在此条件下溶解率为86.12%;探究了控温速率对石膏晶须析出率、产物组分、结晶程度和微观显微形貌的影响规律,结果表明：降温速率差异对石膏晶须析出程度几乎没有影响;4种降温速率(0.40、0.30、0.27、0.20℃/min)下的产物均为二水硫酸钙;石膏晶须的特征衍射峰均较尖锐,形成的晶粒较大,结晶程度较高;随着降温速率的减小,石膏晶须的长径比不断增大、形貌更加均匀。研究成果为工业磷石膏的高值高效利用提供了新思路。     

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。     

硫铁矿和磷石膏反应过程的熔融特性研究

为探讨硫铁矿还原磷石膏制酸生产中回转窑内结圈和粘结堵塞等问题的主要因素,以硫铁矿和CaSO_4为原料,采用微机灰熔融性测定仪研究了不同添加剂对FeS_2与CaSO_4固-固反应中熔融特性温度的影响。结果表明,要提高硫铁矿与磷石膏反应的熔触特性温度,应降低原料中SiO_2、AiPO_4、FePO_4·2H_2O、K_2SiF_6的含量。     

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。     

磷石膏常压酸溶液法制备二水硫酸钙晶须

以固体废弃物磷石膏为原料,利用常压酸化法制备二水硫酸钙晶须.采用均匀设计实验与单因素实验相结合的方法,研究了反应温度、料桨含固量、反应时间和盐酸质量分数对产物的影响,并且借助透射偏光显微镜、X射线衍射仪(XRD)等仪器对产物进行表征.实验结果表明,最佳反应条件为:反应温度80℃,料浆含固量0.20 g·mL-1,反应时间10 rain,HCI质量分数20％.在此条件下制备出了外观均匀、长径比达到138.46且纯度在99.8％以上的的二水硫酸钙晶须产品,研究结果对磷石膏的高值化利用具有指导意义.     

高品质磷石膏处理工艺研究

综合利用磷石膏对治理环境和资源循环利用具有重大意义.磷石膏中的五氧化二磷、氟、有机物等杂质影响磷石膏的利用.为了得到高品质磷石膏,研究了用硫酸浸取磷石膏的反应条件,如硫酸质量分数、反应温度、反应时间及液固比等因素对磷石膏中酸不溶五氧化二磷含量的影响.通过单因素分析和正交实验设计,确定了最佳工艺条件.最佳工艺条件为:硫酸质量分数35%;反应温度60℃;液固体积质量比为3 mL/g;反应时间4.5 h.在此条件下磷石膏中酸不溶五氧化二磷质量分数降低到0.01%以下.     

磷酸氢钙生产磷酸二氢钾的工艺研究

介绍了磷酸氢钙和硫酸氢钾制磷酸二氢钾的新工艺。采用单因素实验,研究了反应过程中磷酸氢钙与硫酸氢钾的物质的量比、反应温度、液固比以及反应时间的影响,得到适宜的工艺条件为：磷酸氢钙与硫酸氢钾物质的量比为0.8 ∶1、反应温度为70 ℃、液固体积比为4 ∶1、反应时间为120 min。在此条件下进行检验性实验,所得五氧化二磷收率超过89%,氧化钾收率超过99%。对滤渣进行XRD分析,发现滤渣由硫酸钙组成,没有钾石膏生成。该方法具有操作简单、成本低、收率高等优点。     

磷石膏可溶磷水洗影响因素研究

磷石膏中可溶磷是生产硫酸铵的原料,也是影响硫酸钙晶须性能的重要因素,研究了磷石膏水洗的工艺条件,将影响磷石膏可溶磷水洗的液固比、次数、温度、时间四个因素通过正交试验进行安排,运用SPSS软件对结果进行分析。结果表明:水洗液固比、次数、时间对磷石膏中可溶磷水洗效果影响显著,温度对其影响不显著;方案6、8、9脱磷效果好,脱磷效率达到97%以上,均达到磷石膏中可溶磷质量分数低于0.1%的标准,为最优工艺组合。     

钙芒硝石膏深度提纯工艺的研究

钙芒硝石膏是工业上采用溶浸法生产元明粉的副产尾矿,与脱硫石膏和磷石膏等工业副产石膏相比其杂质含量高、纯度低、利用价值低。采用酸浸-重结晶工艺对钙芒硝石膏进行提纯,通过酸浸去除钙芒硝石膏中的酸溶性杂质,并将二水硫酸钙（DH）脱水转化为无水硫酸钙（AH）,然后控制水化条件,使AH水化为大尺寸的DH晶体,并与小尺寸的酸不溶性杂质分离开来,得到高纯度的二水石膏。研究了硫酸浓度、水化激发剂、液固质量比、反应时间等对石膏提纯的影响。研究结果表明：常压下,在硫酸酸洗液质量分数为35%、反应温度为80 ℃、石膏与硫酸溶液固液质量比为1∶5、酸洗时间为2 h时能有效去除钙芒硝石膏中的酸溶性杂质;在水化硫酸质量分数为5%、硫酸钾质量分数为1.74%、反应温度为25 ℃、固液质量比为1∶6、陈化时间为18 h时能有效去除钙芒硝石膏中酸不溶性杂质,提纯后的石膏纯度可达97%以上。     

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。     

硫酸处理磷石膏制备硫酸钙晶须的研究

用硫酸对磷石膏进行净化的同时制备硫酸钙晶须。结果表明,采用粒度为90～71μm的磷石膏与30%的硫酸混合,在温度为78℃,固液比为0.2 g/mL条件下反应30 min,制得的硫酸钙晶须产量较大,形貌较好、较均匀。     

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。     

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。     

有机溶剂浸取法净化磷石膏

磷石膏是湿法磷酸生产中的副产物,主要成分是二水硫酸钙,还含有P2O5、F-、SiO2、有机质等杂质,为满足其作为制备石膏晶须的原料要求,采用磷酸三丁酯加热浸取法脱除磷石膏中的有机质和金属离子杂质,以环己烷作为稀释剂分离有机相,获得了以无水石膏为主要成分的净化磷石膏。本文研究了硫酸质量分数、浸取温度、液固比及环己烷∶磷酸三丁酯体积比对净化磷石膏产品的白度和杂质含量的影响。采用激光粒度仪、X射线衍射分析处理前后磷石膏的粒径分布和晶体结构类型变化。结果表明:采用加热浸取法,在硫酸质量分数为30%,浸取温度95℃,液固比1.8∶1,环己烷∶磷酸三丁酯体积比为0.9∶1的条件下,可制得白度为92.8%、硫酸钙质量分数为96.8%的粒度分布均匀的无水石膏产品。     

磷矿酸解过程硫酸钙结晶及磷石膏中稀土浸出研究

以贵州织金原生含稀土磷矿石为原料,进行了硫酸分解磷矿过程硫酸钙的结晶研究,考察了晶种和表面活性剂对硫酸钙结晶的影响,并采用浸出剂WL-01对磷石膏中稀土进行了浸出研究,探索了反应时间、温度和液固比对稀土浸出率的影响。结果表明,添加晶种有利于硫酸钙晶体的生长;添加不同类型的表面活性剂,硫酸钙结晶形态存在较大差异,其中以聚乙二醇(PEG-400)对其影响最为显著;硫酸钙结晶过程最佳稀土浸出率为45.11%;在反应时间为45min、温度35℃和液固比4∶1的最佳条件下,磷石膏中稀土浸出率为12.88%,最终稀土浸出率为57.88%。