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磷石膏硫酸钙分析与流态化分解研究

作　者: 王轩翾
导　师: 刘少文
学　校: 武汉工程大学
专　业: 化学工程
关键词: 磷石膏硫酸钙重量法流态化分解正交实验
分类号: TQ177.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着磷化工行业的迅速发展,磷石膏的排放量也逐年增长,如何治理和利用磷石膏,已经成为人类不得不面对的问题。磷石膏制酸联产水泥工艺过程不仅消除了磷石膏的环境污染问题,而且实现了硫资源的循环利用。但传统工艺过程存在SO2浓度低、能耗高、设备效率低及投资大的问题,严重限制了该工艺过程的推广和应用。因此,研究磷石膏在流态化条件下的分解情况具有重要的理论意义和实用价值。首先,采用EDTA络合滴定法和重量法分别测定了磷石膏中硫酸钙的质量分数。研究表明EDTA络合滴定法由于滴定过程中颜色难以准确判断,致使分析结果误差较大。采用重量法分析磷石膏中硫酸钙含量时,由于其中的硫酸钙在水中的溶解不完全,使分析结果明显偏低。为此,对重量法进行了改进,即在添加蒸馏水溶解硫酸钙时同时添加适量的盐酸并加热,使磷石膏中的硫酸钙溶解性大大提高,进而提高了重量法分析磷石膏硫酸钙含量的精确性与准确性。因此,改进后的重量法适于分析磷石膏中硫酸钙含量。然后,采用设计正交实验设计法,在流化床中进行了磷石膏分解研究。考察了反应温度、反应时间、还原气氛浓度及气流速度对磷石膏分解过程的影响。结果表明,当反应温度为950℃,反应时间30 min,CO气体浓度为15%,气速为1966 mL/min时分解率最高。当反应温度为1010℃,反应时间5 min,CO还原气氛为5%,气体流速885 mL/min时脱硫率最高。但由于流化床中硫化质量较差,上述实验结果不能真正反映磷石膏的分解效率,因此,有待通过改进装置来改善流态化状态。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第1章文献综述  11-27
  1.1 磷石膏的综合利用现状  12-13
  1.2 磷石膏制酸联产水泥  13-15
    1.2.1 国外研究和工业化现状  13-14
    1.2.2 国内研究和工业化现状  14-15
  1.3 磷石膏联产水泥工艺存在的主要问题  15-16
  1.4 磷石膏流态化分解的优点  16-17
  1.5 流态化磷石膏分解炉的研究  17-21
  1.6 磷石膏的分解反应机理  21-23
    1.6.1 固固分解反应机理  22
    1.6.2 气固反应机理  22-23
  1.7 硫酸钙的化学分析方法  23-24
  1.8 本研究课题的提出  24-25
  1.9 本研究的主要内容  25-27
第2章实验部分  27-33
  2.1 实验材料  27-29
    2.1.1 磷石膏  27
    2.1.2 添加剂  27-28
    2.1.3 气体  28
    2.1.4 化学试剂  28-29
  2.2 实验装置  29-30
    2.2.1 硫酸钙分析实验仪器  29
    2.2.2 流态化分解实验装置  29-30
  2.3 实验方法  30-33
    2.3.1 EDTA 络合滴定法  30-31
    2.3.2 重量法  31
    2.3.3 碘量法  31-32
    2.3.4 正交实验设计  32
    2.3.5 气相色谱分析  32-33
第3章磷石膏中硫酸钙含量的分析方法研究  33-41
  3.1 引言  33
  3.2 实验部分  33-34
    3.2.1 EDTA 络合滴定法测定硫酸钙  33-34
    3.2.2 重量法测定硫酸钙  34
  3.3 实验结果与讨论  34-39
    3.3.1 EDTA 络合滴定法测定试剂CAS0_4 的质量分数  34-35
    3.3.2 重量法测定CAS0_4 质量分数  35-37
    3.3.3 改进重量法测定CAS0_4 质量分数  37-39
  3.4 本章小结  39-41
第4章磷石膏流态化分解研究  41-51
  4.1 引言  41-42
  4.2 实验部分  42-44
    4.2.1 实验装置  42
    4.2.2 正交试验设计  42-43
    4.2.3 实验步骤  43
    4.2.4 分析方法  43-44
  4.3 实验结果与讨论  44-48
    4.3.1 正交实验结果  44-46
    4.3.2 正交试验结果分析  46-48
  4.4 本章小结  48-51
第5章结论  51-53
参考文献  53-59
硕士期间发表的论文  59-61
致谢  61

磷石膏硫酸钙分析与流态化分解研究

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