磷石膏制酸過程反應(yīng)特性研究.pdf

1、磷石膏是磷肥工業(yè)排放的廢渣，其主要化學(xué)成份為CaSO4，同時(shí)含有少量可溶性的P2O5、氟化物、有機(jī)物等有害雜質(zhì)。隨著世界高濃度磷肥的發(fā)展，磷石膏的排放量也逐日增長，因此其治理和利用問題已成為一個(gè)世界性的難題。磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝過程不僅消除了磷石膏的環(huán)境污染問題，而且實(shí)現(xiàn)了硫資源的循環(huán)利用，市場前景廣闊。但傳統(tǒng)的工藝過程產(chǎn)生的SO2濃度低、能耗高、設(shè)備效率低及投資大，嚴(yán)重制約了該工藝過程的推廣使用。因此，本論文通過研究磷石膏制酸反應(yīng)

2、特性，旨在尋找降低過程能耗的途徑。 首先，采用熱力學(xué)軟件對不同的磷石膏制酸反應(yīng)體系如H2、CO、甲烷部分氧化氣體、焦炭分別與磷石膏（主要成分是CaSO4）反應(yīng)的能耗進(jìn)行了分析與比較，發(fā)現(xiàn)H2、CO、甲烷部分氧化氣體與CaSO4反應(yīng)的能耗比傳統(tǒng)的焦炭處理磷石膏工藝過程降低30％左右，并在此基礎(chǔ)上提出了天然氣部分氧化處理磷石膏制酸聯(lián)產(chǎn)水泥的工藝構(gòu)想。 在上述理論分析的指導(dǎo)下，對磷石膏制酸反應(yīng)的不同體系進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在T

3、G-DTA熱分析儀上研究了原料配比（C與CaSO4摩爾比）對反應(yīng)進(jìn)程及反應(yīng)溫度的影響，結(jié)果表明原料配比為0．4和0．5時(shí)，反應(yīng)先生成CaS，然后再與CaSO4反應(yīng)生成CaO和SO2。反應(yīng)溫度隨原料配比增加而降低。當(dāng)原料配比增至0．6時(shí)，反應(yīng)先生成CaO、CO，最終生成CaO和SO2。對反應(yīng)產(chǎn)物的XRD表征也進(jìn)一步證實(shí)反應(yīng)分別先生成CaS和CaO?？梢哉J(rèn)為熱分析方法用于磷石膏制酸反應(yīng)研究是可行的。原料配比的改變影響了磷石膏制酸反應(yīng)的進(jìn)程。

4、 然后在TG-DTA熱分析儀上對反應(yīng)氣氛對磷石膏制酸反應(yīng)特性的影響進(jìn)行了進(jìn)一步研究，結(jié)果表明用H2還原硫酸鈣的反應(yīng)溫區(qū)比用焦炭還原時(shí)低，反應(yīng)起始溫度和終結(jié)溫度分別降低90℃和184℃。反應(yīng)氣氛H2濃度的變化對反應(yīng)溫區(qū)和樣品分解失重率影響不大，但會(huì)影響反應(yīng)的進(jìn)程。當(dāng)H2濃度較低時(shí)，CaSO4先被還原生成SO2，增大H2的濃度時(shí)，CaSO4還原深度增加，先被還原成CaS。在高溫情況下，過多的H2會(huì)將反應(yīng)生成的SO2進(jìn)一步還原成為單