磷石膏分解制取硫化钙的实验探究

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1、第一章文献综述磷石膏是硫酸分解磷矿石生产磷酸的副产物，主要成分为二水硫酸钙，通常每生产ItP2O5磷酸，副产5.0〜5.5t磷石膏。磷石膏安全处理的环境条件已成为磷肥发展的制约因素Z—o磷石膏的治理利用已经成为业内研究和关注的重点，云南磷石膏由于产地相对集中，数量巨大，且磷石膏中二氧化硅含量高，成为磷石膏处理的最人难题。磷石膏制酸项目仍是磷石膏应用方法中最有效的途径存在问题：磷石膏用于制造硫酸，可以使制造磷酸的硫回收再利用，是能大量利用磷石膏的理想技术。然而现有技术存在生产规模小、能耗高、投资大等问题，述需进行完善与创新

2、；但作为能对硫磺价格有一定抑制作用的储备技术值得对其进行更深入的研究。虽然国内外对实现大型化装置的磷石膏窑外分解技术进行了大量的研究，但由于磷石膏具有分解温度高、分解时间长等固有特性，使其在工程化时存在材料选取、气固分离、易粘结堵塞等难题。随着云南水电的快速发展，为磷石膏制酸工艺的发展带來了新的机会。针对云南磷石膏含硅高的特点，充分利用高硫煤资源，对现有磷右膏工艺进行技术集成与创新，简化缩短工艺流程，降低能耗，使磷石膏制酸成木接近或低于硫黄制酸成本，使这一循环经济链得到新生的技术保障。第二章磷石膏制硫化钙的热力学分析2.

3、1理论基础2.2原料分析2.3热力学计算2.4结果与讨论2.4.1反应热亠叽⑺与温度T之间的关系2.4.2Gm与温度TZ间的关系2.4.3实验部分实验结果不知道你如何得來的，如果你要加的话，就加温度和焙烧时间対磷石膏还原的影响就可以了，不要太多第三章结论磷石膏在高温焙烧过程小通常会发生以下分解反：CaS04+C=CaS+2C02(1)CaS04+0.5C=CaO+SO2+0.5C02(2)CaSO4=CaO+SO2+0.502(3)上述反应的摩尔Gibbs自由能变「Gm随温度的变化关系如图1所示：图I磷石骨主要分解反应

4、的bG.与温度的关系从上图看出,反应⑴在温度450K时,摩尔Gibbs自由能变已经小于零，说明反应(1)在磷石膏分解反应中最易发生；反应(2)在温度1100K时，摩尔Gibbs口由能变「Gm小于零，反应可能开始发生；而反应(3)在温度为1200K时，摩尔Gibbs自由能变「Gm仍为305kJ/mol,说明要在更高的温度下该反应才能发生。我们主要对反应(1)进行研究。3、实验原料及仪器3.1、实验原料：磷石膏原料取自云天化国际化工富瑞分公司磷石膏堆场,具备工艺研究的代表性。实验原料分析见表1和表2。表1磷石膏中的化学组成(

5、干基)％WWWWWWW(CaO)(SO3)(Fe2O3)(MgO)(Al203)(总F)(Si02)wwWW（固定发热量w（水分）/%（灰分）/%（挥发）/%炭C)/%J/g(S)/%ww(游w（游离水）w((酸结wWW0・3923.129.4567.0425513.27183(总p2o5)离酸)晶水）不溶物）(Na20)(k20)14.0.790.07261&2910.570.0540.0973.2、实验仪器：4实验步骤采用均匀设计法来考察磷石膏制取硫化钙的工艺。由文献及以往的实验经验显示磷右膏与无烟煤的质量比、物料细

6、度、焙烧温度、焙烧时间这几个因素对硫化钙的制取有较大的影响，设计实验如2均匀试验五个因索取值如下：A:磷石膏与无烟煤的质量比［即w（磷石膏）:w（无烟煤）％］：10~50B:物料细度（d/um）:50-300C:焙烧温度（°C）：0-80D:焙烧时间（min）：850-12504.1、实验方案4.1.1、划分各影响因素的水平：表1因素一水平表Tab1e1Factors一leve1・影响因素12水平345A:磷石膏与无烟煤的质量比（%）1020304050B:物料细度（d/um）50100150200250C:焙烧温度（°

7、C）020406080D:焙烧时间（min）8509501050115012504.1.2.均匀试验设计及计算结果表2均匀试验设讣及计算结果Table2Uniformexperimentaldesignandresults实验序号因素BC实验条件009590858075706560<*區檢15202530指标D硫化钙含量(g)y12345根据均匀设计表计算的结果进行实验：按照一定配比称取磷石膏和煤粉混合均匀后放入堆堀中，压实加盖，在一定的反应温度下焙烧。反应一定时间后得到样品，样品冷却后称重，并通过碘量法分析产物屮硫化钙

8、的含量。磷石膏屮硫酸钙被还原为硫化钙的还原率R(%)用下式来计算：R=n(CaS)/n(CaSO4)x100%式屮：n(CaS)和n(CaSO4)分别代表产物屮硫化钙和磷石膏屮硫酸钙的物质的量。5、结果与讨论：5.1、磷石膏与无烟煤的质量比对还原率的影响。在实验条件下，改变无烟煤与磷石膏的质量比测定其对磷石膏小硫酸钙