亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        不同氣氛下磷石膏熱分解的反應特性*

        2010-04-10 10:42:28鄭紹聰馬麗萍杜亞雷牛學奎
        關鍵詞:反應式氣氛摩爾

        鄭紹聰 寧 平 馬麗萍 杜亞雷 張 偉 牛學奎

        (昆明理工大學環(huán)境科學與工程學院 昆明 650093)

        磷石膏是濕法生產磷酸工藝過程中的副產品,主要化學成分是CaSO4?2H2O,含有大量的磷、氟、放射性類等雜質.磷肥工業(yè)的迅速發(fā)展必然帶來硫酸需求量增加和產生大量的磷石膏廢渣,引起硫礦資源的短缺和磷石膏渣的環(huán)境污染問題,綜合利用磷石膏對磷肥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境的保護方面都具有重要的意義.

        磷石膏資源化的研究進程中,磷石膏分解技術的理論研究是其熱點之一,目標是將磷石膏中的CaSO4分解成SO2與CaO,分別用作生產硫酸和水泥的原料[1].德國Muller最先研究了以焦炭為還原磷石膏中CaSO4的分解規(guī)律[2],促進磷石膏分解技術的發(fā)展[3].E.M.van der Merwe[4]等研究了碳與CaSO4?2H2O、石膏和磷石膏在惰性氣氛中的熱分解反應,結果表明,在溫度700~1 100范圍內,熱分解主要產物是CaS;添加Fe2O3和ZnO作為催化劑降低熱分解的起始溫度.肖海平[5]等研究了CaSO4在不同氣氛下分解特性的實驗研究,結果表明,隨著氧氣濃度的增大,CaSO4分解反應起始溫度和終結分解溫度都提高,氧氣濃度的提高有利于保持CaSO4的熱穩(wěn)定性;在CO還原氣氛下,CaSO4發(fā)生生成CaO和CaS的平行競爭反應.由于磷石膏中CaSO4熱分解機理較為復雜[6],許多有關磷石膏分解機理的文獻中,用純CaSO4代替磷石膏實驗[7],未能真實反應磷石膏的熱分解行為.本研究中以實際工業(yè)生產磷石膏為原料,研究了磷石膏在不同氣氛下的熱分解反應情況,探討其反應機理,為磷石膏熱分解技術的發(fā)展提供理論依據.

        1 實驗部份

        1.1 實驗原料

        磷石膏采自富瑞化工廠,經105℃烘干,過100目標準篩制成實驗用樣品,主要化學成分見表1.高硫煤取自鎮(zhèn)雄某煤礦,樣品經風干后破碎,制成不同顆粒尺寸樣品,主要化學組成見表2.N2,純度 99.99%;CO,純度 99.99%.

        1.2 實驗儀器

        德國NETZSCH公司的Simultaneous T hermal Analyzers(STA)449c Jupiter同步熱分析儀;SK2-2-12管式電阻爐;英國KANE公司生產KM9106綜合煙氣分析儀;日本D/Max2200型X射線衍射儀;瑞士ARL公司8420+型X射線災光光譜儀.

        表1 磷石膏化學成分(質量分數(shù)) %

        表2 高硫煤化學成分(質量分數(shù)) %

        2 實驗結果與分析

        2.1 磷石膏的晶體結構

        在顯微鏡下觀察磷石膏晶體結構,主要為粒狀、塊狀、纖維狀和羽毛狀等.主體為粒狀石膏及粒狀石膏再結晶形成的大塊石膏,在二次晶化作用下沿裂縫、空洞形成纖維狀和羽毛狀石膏.主要礦物為二次結晶石膏和少量石英,礦物學特征見表3.

        表3 磷石膏的礦物學特征

        2.2 磷石膏在空氣中的熱分解研究

        在同步熱分析儀上進行磷石膏(1#)和純石膏(2#)的熱分解實驗,結果如圖1所示.從圖1可知,磷石膏和純石膏的熱分解失重過程分為2個階段,第一失重過程是石膏失去結晶水的過程;第二失重過程是石膏發(fā)生熱分解反應的過程.在空氣氣氛下,磷石膏的起始分解溫度為1 000℃,較純石膏的起始分解溫度1 250℃低150℃,磷石膏終結分解溫度1 370℃較純石膏1 405℃低30℃左右,可能的原因是磷石膏中的雜質促進了磷石膏的分解.磷石膏在高溫下發(fā)生自分解反應,方程式如下.

        圖1 純石膏和磷石膏(粒徑≤76 μ m)TG-DTA曲線

        由圖1可知,在空氣氣氛下,CaSO4的熱穩(wěn)定較好,不利于磷石膏自身的分解反應.當磷石膏中CaSO4完全分解后,殘渣中主要是CaO而沒有CaSO4.收集磷石膏分解殘渣進行XRD表征,結果如圖2所示.通過XRD表征圖,殘渣中發(fā)現(xiàn)了大量的CaO,說明磷石膏在空氣中的主反應是自分解反應式樣,還發(fā)現(xiàn)了CaSO4特征峰,這可能是CaSO4分解產物將部分未反應的CaSO4包裹住,阻礙了CaSO4的完全分解引起的.

        圖2 空氣氣氛下磷石膏熱分解的XRD圖

        2.3 磷石膏在N2氣氛下的熱分解研究

        在N2氣氛下,管式電爐上進行磷石膏與高硫煤發(fā)生固固反應,實驗 n(C)/n(S)比分別為0.98,1.18和1.96對磷石膏的熱分解過程的影響,實時檢測SO2氣體濃度,其結果如圖3所示.由圖可知,從溫度500℃開始,煙氣分析儀檢測到SO2氣體,說明在此條件下就有SO2氣體釋放,并隨溫度增加而升高直到反應結束.當C/S摩爾比0.98和1.18的SO2濃度都會達到同樣高的峰值10 112 mg/m3并穩(wěn)定一段時間,摩爾比1.18的SO2濃度在峰值穩(wěn)定的時間較0.98時長,可能原因是摩爾比0.98的反應配比中煤量較少,導致反應不完全所致;當摩爾比從1.18升到1.96過程中,摩爾比1.96的SO2濃度達到峰值6 648 mg/m3后隨溫度升高而降低,原因是隨著煤量繼續(xù)增加,氣相中存在較強的還原氣氛,導致磷石膏熱分解過程CaSO4轉化為SO2的轉化率降低而生成其它的產物如CaS和S等.選取摩爾比1.18和1.96的分解產物進行XRD表征,結果如圖4所示.圖a)出現(xiàn)較強的CaO特征峰和微弱的CaS特征峰,說明分解產物主要是CaO;圖b)中出現(xiàn)CaO特征峰和CaS特征峰,說明分解固相產物有CaO和CaS,通過實驗結果比較發(fā)現(xiàn)不同原料配比下磷石膏熱分解產物不同.分析釋放出的氣體成分表明,氣相產相中主要有SO2和CO.推斷出N2氣氛下高硫煤與磷石膏的反應過程是復雜的,但是可以通過改變摩爾比來控制磷石膏熱分解按主反應[式2]進行:

        圖3 不同原料配比下SO2氣體析出曲線

        圖4 磷石膏熱分解的XRD圖

        2.4 磷石膏在CO氣氛下的熱分解研究

        CO是可燃氣體,在空氣中的爆炸極限范圍為12.5%~74%,實驗選擇體積濃度為10%CO還原分解磷石膏,實驗在管式電爐上進行,圖5給出了磷石膏在10%CO條件下熱分解過程中SO2的析出曲線.從析出氣體成份來看,反應過程中除通入的CO外,從400℃開始SO2析出就一直伴隨磷石膏熱分解過程直到反應完全,并在1 050℃出現(xiàn)峰值6 690 mg/m3.SO2析出曲線表明磷石膏在10%CO發(fā)生了[式3]反應,收集分解產物進行XRD表征,結果如圖6所示,從XRD表征結果來看,圖中有強CaO和CaS峰出現(xiàn),說明此條件下的分解產物有CaO和CaS,證實反應式3的發(fā)生,同時還發(fā)生了生成CaS的反應式4,磷石膏與CO的氣固反應是一個復雜的過程,主要發(fā)生以下的反應:

        根據圖5中SO2析出曲線分析得知,在10%CO濃度下,隨著溫度增加,SO2濃度也隨著升高,這是因為CaS和CaSO4在890℃以上會發(fā)生固固反應式5,生成CaO和SO2.

        圖5 10%CO下SO2氣體析出曲線

        圖6 10%CO氣氛下磷石膏熱分解XRD圖

        3 結 論

        磷石膏的熱分解反應是一個復雜的過程.在不同的氣氛下,采用熱重實驗,結合煙氣分析儀和XRD固相表征,研究磷石膏的熱分解反應特性,主要的分解機理如下.

        1)在空氣氣氛中,磷石膏熱分解起始分解溫度為1 000℃,較純石膏的起始分解溫度1 250℃低,磷石膏終結分解溫度1 370℃.空氣氣氛下CaSO4的熱穩(wěn)定性好,不利于磷石膏的熱分解反應.

        2)在N2氣氛中,研究了不同摩爾比下磷石膏的熱分解反應過程,結果表明,磷石膏熱分解反應過程是復雜的.但是可以通過調節(jié)C/S比來改變磷石膏熱分解過程,使磷石膏熱分解反應按主反應式2進行.

        3)在10%CO還原氣氛中,低溫時,磷石膏就可以與CO反應,發(fā)生競爭反應式[3-4].氣相和固相XRD分析結果表明,反應初期,溫度低,磷石膏分解以反應式4為主,生成CaS;反應后期,溫度高,熱分解以反應式(3)和(5)為主,分解后產物中以CaO為主.

        [1]劉少文,張 茜,吳元欣.熱分析在磷石膏制酸反應研究中的應用[J].化工進展,2008,27(5):761-785.

        [2]Wheelock T D,Boylan D R.Reductive decomposition of gypsum by carbon monoxide[J].Ind.Eng.Chem.1960,52(3):215-218.

        [3]肖海平,周俊虎,劉建忠,等.CaSO4與 CaS在N2氣氛下反應動力學[J].化工學報,2005,56(7):1322-1326.

        [4]van der Merwea E M,Strydoma C A,Potgieter J H.Thermogravimetric analysis of the reaction between carbon and CaSO4o2H2O,gypsum and phosphogypsum in an inert atmosphere[J].Thermochimica Acta,1999,340-341:431-437.

        [5]肖海平,周俊虎,曹欣玉,等.CaSO4在不同氣氛下分解特性的實驗研究[J].動力工程,2004,24(6):889-892.

        [6]鄭 敏,沈來宏,肖 軍.化學鏈燃燒鈣基載氧體CaSO4與CO在不同溫度下的反應行為[J].化工學報,2008,59(11):2812-2818.

        [7]Liu Hao,Shiro Karagiri,Okazak i.Decomposition behavior and mechanish of calcium sulfate under the condition of O2/CO2pulverized Coal combustion[J].Chem.Eng.Comm,2001(187):199-214.

        猜你喜歡
        反應式氣氛摩爾
        2023.06六月羽壇:奧運積分賽的氣氛終于來了
        羽毛球(2023年6期)2023-06-08 06:07:11
        CREATINGAN ATMOSPHERE
        漢語世界(2021年2期)2021-04-13 02:36:20
        戰(zhàn)場上的雕塑家——亨利摩爾
        河北畫報(2020年10期)2020-11-26 07:20:56
        電極反應式的書寫方法
        西方摩爾研究概觀
        寫出畫面的氣氛
        本刊數(shù)學式和反應式的要求
        本刊數(shù)學式和反應式的要求
        確定選題,渲染氣氛
        幾種新型燃料電池電極反應式的書寫
        亚洲国产免费不卡视频| 伊香蕉大综综综合久久| 人妻av午夜综合福利视频| 亚洲捆绑女优一区二区三区| 亚洲午夜av久久久精品影院色戒| 人人爽人人爱| 国产va精品免费观看| 国产一区二区三区在线观看蜜桃| 熟女人妻中文字幕av| ā片在线观看免费观看| 久久半精品国产99精品国产| 日本免费a一区二区三区| 国产成人91久久麻豆视频| 欧美黑吊大战白妞| 中文字幕Aⅴ人妻一区二区苍井空| 亚洲成生人免费av毛片| 中文无码av一区二区三区| 亚洲av之男人的天堂网站| 久久国产影视免费精品| 国产精品美女主播在线| 日本精品少妇一区二区三区| 国产成人精品成人a在线观看| 国产成人av综合色| 中国男男女在线免费av| 极品嫩模高潮叫床| 日韩在线看片| av免费网站不卡观看| 国产精品理论片在线观看| 亚洲av伊人久久综合密臀性色| 中文字幕乱码人妻无码久久久1| 久久久熟女一区二区三区| 久久精品国产久精国产果冻传媒| 美女内射毛片在线看免费人动物| 国产人在线成免费视频| 青青青国产免A在线观看| 日本a级免费大片网站| 亚洲人成人网站在线观看| 少妇愉情理伦片丰满丰满| 欧美日韩亚洲国内综合网| 激情亚洲的在线观看| 一区二区三区亚洲视频|