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《昆明理工大学》 2009年
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利用磷石膏、钾长石制备硫酸钾的基础研究

王雪  
【摘要】:磷石膏是湿法磷酸生产过程产生的主要固体废弃物,目前我国利用率不足10%,其所引发的环境污染、土地占用和资源浪费问题已成为制约磷肥企业可持续发展的关键。与此同时,我国可溶性钾资源严重不足而不溶性钾资源如钾长石矿储量却十分丰富。将钾长石与磷石膏有机地结合起来生产硫酸钾,实现钾长石与磷石膏的合理利用,具有重大的经济价值和学术意义。 本文以磷石膏、钾长石和焦炭为原料,以理论失重率、硫酸钙分解率和钾熔出率为指标,在管式反应器中进行高温煅烧,考察了反应气氛、物料配比、原料粒度、助熔剂种类及用量等因素对体系实验指标的影响,并得到了最优化配方。 经实验研究得出如下结论: (1)磷石膏—焦炭、分析纯石膏—焦炭配料体系分别在还原性气氛、氧化性气氛、复合气氛下的煅烧失重率和CaSO4分解率呈现随反应温度升高而增大趋势;但是分解产物明显不同,还原气氛的分解产物主要是硫化钙,氧化气氛和复合气氛下的分解产物主要是氧化钙。 (2)磷石膏—焦炭—钾长石、分析纯石膏—焦炭—钾长石配料体系在还原气氛、氧化气氛、复合气氛下的煅烧失重率和CaSO4分解率也随反应温度升高呈现明显增大趋势;在相同温度下,在还原性气氛下钾熔出率最低,氧化气氛和复合气氛下钾熔出率较高。 (3)为了获得较高的钾熔出率,采用单因素实验法得出以下结论:钙硅比为1.2,焦炭用量超出实验给定区间上限,仍需增加,焦炭粒度在160目≤d≤140目区间,助熔剂为焦炭质量25%的Na2CO3。 (4)利用正交实验法分析了钾长石、磷石膏、焦炭和助剂四个因素对反应的影响,获得了钾熔出率较高的工艺条件。优化方案为:焙烧温度为1000℃、焙烧时间为1.0h、在弱氧化性气氛中反应、助熔剂用量为钾长石总量的30%,钾熔出率可达90.0%。 (5)采用XRD和红外探讨了反应机理,验证了煅烧产物中硫酸钾的存在。 (6)针对提取硫酸钾后得到的固体废渣,进行了碳分提铝,并将二次废渣用于制备CBC复合材料,取得了初步结果。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TQ126.35

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【参考文献】
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