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杂质对石膏—碳酸铵转化过程的影响

鲁厚芳

  目前,世界各国都在积极寻求湿法磷酸生产过程副产磷石膏的利用途径,碳酸铵溶液与磷石膏反应制硫酸铵或进一步生产硫酸钾是磷石膏有效利用的途径之一。但磷石膏中的杂质对石膏碳酸铵转化过程、碳酸钙结晶等可能产生不利影响。因此,研究杂质对此过程的影响对工业生产具有重要意义。本文对石膏碳酸铵转化反应机理、本征反应动力学及磷石膏中主要杂质对转化过程的影响等问题进行了系统研究。通过石膏型料及不同粒径的石膏与碳酸铵反应的研究,作者提出了石膏与碳酸铵反应的新机理:液相中CO_3~(2-)先扩散至固液界面处,再与固液界面上的Ca~(2+)结合生成CaCO_3微晶析出,SO_4~(2-)再扩散至溶液中,反应为阴离子转移及晶体重组过程,转化过程可用缩芯模型来描述,在本实验条件下,过程属于固膜扩散控制。在排除了内、外扩散影响的条件下石膏碳酸铵的化学反应为一级反应,其反应的活化能为68.92KJ/mol,速率常数k=5.99×10~(10)exp(-68920/RT)。通过对磷石膏中所含主要杂质对石膏碳酸铵转化过程的影响的深入实验研究发现,磷石膏中所含杂质是影响石膏碳酸铵转化过程的重要因素。它们不仅使石膏中硫的转化率发生变化,还会影响产物物性和过滤性能,并使碳酸钙的晶型发生转变和晶体形状发生变化。水溶性P_2O_5存在使S转化率降低,过滤时滤饼易于开裂,滤饼含湿量增加。碳酸钙中球霞石的比例增加,碳酸钙晶体形状变得极不规则,晶体表面凹凸不平,晶体不同程度地聚集。F~-在浓度低于1.0%时会促使S的转化,而SiF_6~(2-)使硫的转化率有一定程度降低。但产物碳酸钙都全为方解石,结晶颗粒粗大,表面光滑,有良好聚晶形成,过滤强度大幅度提高。Fe卜、Mgh单独存在都使硫的转化率降低,过滤困难,碳酸钙中方解石的比例增加,但晶习变坏。*1y的存在使硫的转化率降低,但过滤顺利。碳酸钙全为球形的球霞石,晶体颗粒大小均匀,表面光滑。水溶性P。O。和厂共存于反应体系中时,厂离子对晶型影响发挥着主导作用,而水溶性PZOS {k碳酸钙晶习变坏。rey、vg》、厂共存时对石青碳酸按转化反应影响,突出显现了厂离于的作用。最后,作者就杂质对石膏碳酸铰转化过程影响机理作了探讨。……   
[关键词]:石膏;转化;碳酸钙结晶;晶型转变;晶习;杂质影响
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:四川大学2002年