合理利用固废磷石膏制备硫化钙研究---邓永智(四川教育)

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1、合理利用固废磷石膏制备硫化钙研究（四川化工高级技工学校邓永智）摘要目前，磷石膏是湿法磷酸企业生产排出的固体废渣。每生产1吨（100%P20J湿法磷酸，将副产约4.5-5.5吨磷石膏，现在大多处理方法是将磷石膏进行堆存，这样不仅占用了大量的土地资源，还会对环境造成污染。因此，对磷石膏采用合理的方法和工艺进行加工处理，回收利用就显得尤为重要。本文主要研究以磷石膏作为主要原料，煤粉作为还原剂，经还原焙烧分解磷石膏制备硫化钙，得到磷石膏98.73%转化率稳定的试验结果。关键词磷石膏还原硫化钙高硫煤1.前言口前，我国大部分湿法磷酸牛产金业都

2、是将磷石膏通过湿法排渣输送到渣场进行堆存处理，渣场必然需要占用一定的土地资源，同时磷石膏的堆存还可能对地下水造成污染，存在一定的安全隐患以及对周边生态带来不稳定的风险。磷石膏合理安全处理已成为新建磷肥厂和现有磷肥生产企业发展的制约因素，进一步直接影响我国磷复肥工业的发展。从日益严峻的环境保护和安全的角度來看，磷石膏的综合利用已经成为磷肥行业急需解决的关键问题，因此，本文主耍对高硫煤还原分解磷右膏制备硫化钙工艺研究，从而达到变废为宝，彻底解决环境污染问题。2•研究目的和意义随着我国磷肥工业的迅速发展，磷石膏的产排量将随着高浓度磷复肥

3、产量的逐年提高而大幅度增加。磷石膏屮含冇一定量的游离酸、氟和重金屈，长时间露天堆放，容易渗透到土壤和地下层中，污染土壤和地下水，影响周边居民的饮用水安全，并且破坏地质结构，使地质层松软，严重时会造成局部地陷和下沉。随着环保压力的H益增大，磷石膏的利用（尤其是涉及硫资源的回收循环利用方而）问题正越来越引起各磷肥加工企业的重视。因此，寻找具备工业化价值的大规模综合利用磷石膏的方法，减少或避免其对环境的污染已经成为湿法磷酸加工生产金业及所在地政府面前一个现实而紧迫的问题。3.磷石膏还原焙烧制备硫化钙3.1实验设备及实验反应原理本次小试实

4、验采用的主要设备是由煤炭科学研究总院仪器研制中心开发的型号为GW-300C箱式电阻炉，炉膛尺寸为300长*200宽*120高；其他：250ml带盖m.研钵等。由于硫化钙溶于水或遇湿气发生水解，遇酸迅速分解而释放1\ILS,与氯、碘反应析出元素硫。反应式如下：CaS+2HCl=CaCl2+H2StH2S+I2二S+2HIl2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4C)63.2试剂和材料本实验所用试剂为分析纯试剂，水为蒸倔水。①盐酸:1+1②碘溶液：C(1/212)=0.1mol/L按GB601—2002标准配制并标定。③硫代硫酸钠

5、标准溶液C(Na2S2O3)二0.1mol/L按GB601—2002标准配制并标定。④淀粉溶液将lg可溶性淀粉在大约10mL水屮混合，慢慢将此混合物加入到200mL沸水屮。继续煮沸lmin,冷却后过滤至试剂瓶中。此试剂冇效期为10天。3.3仪器及设备实验室常用仪器。3.4试样制备按GB/T6678-2003《化工产品采样总则》规定制备样品。将试样研细使其全部通过0.063mm筛子备用。3.5试验步E称取0.1-0.2g样品置T250mL碘量瓶中，加入50mL蒸倔水，沿瓶琏快速加入25.0mL的碘溶液和10mL盐酸溶液。立即盖上瓶塞

6、，摇匀，于暗处放置lOmin使反应完全。打开瓶塞，仔细冲洗瓶塞，将洗涤液收入碘量瓶中。用硫代硫酸钠标准溶液滴定未反应的碘，近终点吋加入2mL淀粉指示液，继续滴定到蓝色消失即为终点,记录硫代硫酸钠标准溶液的体积。随同试料进行空白试验。3.6结果计算CaS含量％(X)按下式计算：(Vo-V)•CX0.03607x=XI式中：Vo——空白试料中硫代硫酸钠溶液的体积，mLV——试料分析屮硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；C——硫代硫酸钠标准滴定溶液的摩尔浓度，mol/L；m样品质量，g0.03607——与1.OOmL硫代硫酸钠标准滴定溶

7、液（C（Na2S203>1.000mol/L）相当的以克表示的硫化钙的质量，g3.7允许误差两次平行分析结果的差值应不大于0.2%,取两次测定结果的平均值为测定结果。3.小试实验原理分析煤粉还原磷石膏制备硫化钙的反应原理是用煤粉中的碳还原磷石膏中的硫酸钙生成硫化钙产品，煤粉中的碳生成二氧化碳气体逸出。根据磷石膏和煤粉混合后发生反应，可能存在如下反应：从反应（1）到反应（13）都可能存在。2CaSO4+Ct2CaO+2SO2（g）+CO2（g）⑴CaSO4+2CCaS+2CO2（g）（2）CciSO,+2.5CtCaS+1.5CO2

8、（g）+CO（g）（3）CaSO4+4CCaS+4CO（g）（4）C（£）+（?2（g）TCC^g）⑸CO2（g）+C（s）T2CO（g）（6）S+q（g）TSO2（g）（7）CaSO4+4C0（g）CaS+4CO2（g）⑻CaSO4+CO（g）C