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《华东理工大学》 2011年
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焦炭及其杂质对硫酸钙热解过程影响的研究

徐仁伟  
【摘要】:工业副产石膏是工业生产中由化学反应生成的以二水硫酸钙为主要成分的副产品,其产量非常大。大部分工业副产石膏尚未得到合理的利用,主要以堆放的方式处理,不仅占用大量土地资源,还污染了环境,副产石膏的治理与利用问题已经成为一个世界性的难题。石膏制酸联产水泥既可以减少石膏的堆放,避免环境污染,又可以实现硫资源的循环利用,具有非常好的应用前景,但传统的焦炭还原石膏制硫酸钙联产水泥工艺存在二氧化硫浓度低、能耗高、投资大、产量低、经济效益差等缺点,制约了该工艺的推广。本课题研究了焦炭及其杂质对硫酸钙热解过程的影响,旨在解决工艺中存在的缺点。 论文首先对硫酸钙与碳反应过程中可能发生的反应进行热力学计算,研究发现理论上硫酸钙与碳最容易反应生成硫化钙与二氧化碳;硫酸钙与硫化钙可能发生固固反应生成氧化钙与二氧化硫;硫化钙与二氧化硫可以继续反应生成硫酸钙与硫单质。 采用热分析的方法对硫酸钙与碳的反应过程进行研究,发现硫酸钙过量时,随着温度的升高,硫酸钙与碳首先反应生成硫化钙与二氧化碳;生成的硫化钙再与硫酸钙发生固固反应生成氧化钙与二氧化硫;如果还有硫酸钙剩余,则进行硫酸钙的自身分解反应。此外还发生了一些副反应,主要有碳与二氧化碳反应生成一氧化碳;硫化钙与二氧化硫反应生成硫酸钙与硫单质。同时对硫酸钙自身分解过程以及硫酸钙与碳的反应过程进行非等温动力学计算,得出硫酸钙自身分解的活化能为367.09kJ·mol-1、机理函数为1一(1-α)0.87、指前因子A为2.076×1011S-1;硫酸钙与碳反应的活化能为264.02kJ·mol-1、机理函数为α3/2、指前因子A为8.613×109S-1。 论文还研究了焦炭中的杂质Fe203、Si02、CaO对硫酸钙分解反应的影响,结果表明:Fe203的加入促进了硫酸钙的分解;二氧化硅的加入,前期由于硫酸钙与二氧化硅的反应而促进反应进行,后期由于生成熔融态的硅酸钙包裹在硫酸钙上,阻碍了反应的进行;氧化钙的加入阻碍了硫酸钙的分解,但阻碍作用不大。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ172.1;TQ132.32

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【参考文献】
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