无机盐工业
主管:中海油天津化工研究设计院有限公司
主办:中海油天津化工研究设计院有限公司
   中海油炼油化工科学研究院(北京)有限公司
   中国化工学会无机酸碱盐专业委员会
ISSN 1006-4990 CN 12-1069/TQ
环境·健康·安全

硫磺分解氟石膏制高纯氧化钙联产硫酸的研究

  • 张雨露 ,
  • 王烨 ,
  • 杨林 ,
  • 杨秀山 ,
  • 王辛龙
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  • 四川大学化学工程学院,四川成都 610065
张雨露(1995— ),女,硕士,研究方向为资源循环利用;E-mail: 1449261829@qq.com。

收稿日期: 2020-01-11

  网络出版日期: 2020-07-13

基金资助

四川省重点研发计划(2018SZ0285);四川大学-攀枝花市科技合作专项资金(2018CDPZH-24)

Preparation of high purity calcium oxide combined with sulfuric acid from fluorine gypsum decomposed by sulfur

  • Yulu Zhang ,
  • Ye Wang ,
  • Lin Yang ,
  • Xiushan Yang ,
  • Xinlong Wang
Expand
  • School of Chemical Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China

Received date: 2020-01-11

  Online published: 2020-07-13

摘要

氟石膏是氢氟酸生产过程中的副产品,为了变废为宝,利用硫磺为还原剂,采用两段法分解氟石膏制备硫酸和高纯氧化钙。一段反应为硫磺气化后氧化氟石膏生成硫化钙与二氧化硫,二段反应为一段反应生成的硫化钙与氟石膏高温反应生成氧化钙与二氧化硫,生成的氧化钙可用来中和废酸,也可进一步纯化后售卖,二氧化硫可用来制酸。此方法不但能实现硫、钙资源在厂区的内循环,而且能降低硫酸成本。通过热力学分析和一、二段不同反应温度及二段不同原料配比验证得到最佳反应条件为:一段反应温度为800 ℃、保温2 h;二段反应温度为1 100 ℃、保温1.5 h,反应物硫化钙与硫酸钙物质的量比为1.2:3。一段反应得到的硫化钙质量分数为83.51%,二段反应得到的氧化钙纯度为85.38%,并可进一步提纯到99.87%。硫酸生产成本估算为117.9元/t,远低于硫酸市场价格,具有较大的市场前景。

本文引用格式

张雨露 , 王烨 , 杨林 , 杨秀山 , 王辛龙 . 硫磺分解氟石膏制高纯氧化钙联产硫酸的研究[J]. 无机盐工业, 2020 , 52(7) : 70 -73 . DOI: 10.11962/1006-4990.2019-0474

Abstract

The fluorine gypsum is a by-product in the production of hydrofluoric acid.In order to turn waste into treasure,sulfuric acid and high-purity calcium oxide were prepared by using two-stage method with sulfur as reducing agent.The fluorine gypsum was reduced by sulfur vapor in the first stage,the generated CaS and fluorine gypsum reacted in the second stage,and the final products high purity CaO and SO2 were obtained.The prepared CaO can be used to neutralize the waste acid or for sale after purification.The prepared SO2 can be used to produce sulfuric acid.The process can not only realize the internal circulation of sulfur and calcium in factory,but also reduce the cost of sulfuric acid.The optimal reaction condition was obtained through thermodynamic analysis and verify test which contained various temperatures in the first stage and second stage and different raw materials ratio in second stage.The results were as follows: the reaction temperatures of the first stage and second stage were 800 ℃ and 1 100 ℃ respectively,the holding times of the first stage and second stage were 2 h and 1.5 h respectively,n(CaS):n(CaSO4)=1.2:3 in second stage.The CaS mass fraction after the first stage was 83.51%.The purity of CaO after the second stage was 85.38% and can be further purified to 99.87%.The production cost of sulfuric acid is estimated at 117.9 yuan/t,which is lower than the market price of sulfuric acid and has a great market prospect.

参考文献

[1] 段鹏选, 张吉秀. 我国工业副产石膏行业发展概况[C]∥ “绿动百年,有你有我”环保产业发展高峰论坛论文集.邯郸:中国工业固废综合利用产业联盟, 2015.
[2] 赵建华, 杨祥, 高士浩, 等. 石膏矿物学分析及除杂研究[J]. 硫酸工业, 2018(9):9-12,15.
[3] 巴太斌, 徐亚中, 王利娜, 等. 磷石膏的改性及煅烧工艺研究综述[J]. 河南建材, 2018(1):22-24.
[4] Pukalchik M A, Shadrin D, Katrutsa A, et al. Machine learning methods for estimation the indicators of phosphogypsum influence in soil[J]. Journal of Soils and Sediments, 2019(2):1-12.
[5] 尹维新, 洪彩霞. 烟气脱硫石膏的基本性能分析及应用发展[J]. 太原科技, 2006(11):64-66,69.
[6] Danielik V, Fellner P, Juri?ová J, et al. Kinetics of the conversion reaction of gypsum with ammonium carbonate[J]. Chemical Papers, 2018,72:2631-2639.
[7] 王传虎, 秦英月, 葛金龙, 等. 柠檬酸废渣石膏综合利用研究进展及前景展望[J]. 再生资源与循环经济, 2008(5):37-39.
[8] 李志新, 徐开东, 牛季收, 等. 硅酸盐水泥提高盐石膏性能及其机理[J]. 硅酸盐通报, 2018,37(9):3017-3020.
[9] 王胜春, 朱靖, 王红, 等. 我国海水制盐业废渣处理利用现状[J]. 河北理工学院学报, 2006,27(1):124-127.
[10] 蒋美雪, 孙红娟, 彭同江, 等. 钛石膏硫酸浸取法提取铁质氧化物及石膏的物相变化[J]. 化工进展, 2019,38(4):2030-2036.
[11] Zhang J, Yan Y, Hu Z. Preparation and characterization of foamed concrete with Ti-extracted residues and red gypsum[J]. Construction and Building Materials, 2018,171:109-119.
[12] 董益宇. 芒硝石膏在水泥生产中的应用[J]. 四川建材, 2017,43(10):24-26.
[13] 朱婧, 刘学敏, 邵丹娜, 等. 我国氟石膏资源化利用的现状及对策研究[J]. 资源开发与市场, 2013,29(4):410-413.
[14] 王辛龙, 张志业, 杨守明, 等. 硫磺分解磷石膏制硫酸技术进展及推广应用[J]. 硫酸工业, 2018(1):45-49,53.
[15] 杨秀山, 刘荆风, 余家鑫, 等. 磷石膏制硫酸的研究进展[J]. 现代化工, 2010,30(9):8-12.
[16] 郭文林, 刘智来, 杜晓荣, 等. 碘量法测定硫酸锰溶液中S2-含量[J]. 中国锰业, 2014,32(1):42-44.
[17] 夏纯洁, 周觅, 沈琴芳, 等. 重量法测定石膏中三氧化硫的不确定度评定[J]. 化学通报, 2015,78(2):186-189.
[18] 张静莉. 有效氧化钙测定方法的改进[J]. 化工设计通讯, 2018,44(8): 196, 203.
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