磷石膏低温催化分解及过程物相迁移研究

针对磷化工大宗固废磷石膏资源化综合利用-分解回收硫钙资源过程中存在的能耗高、分解率低等问题，采用催化还原的方法，以降低磷石膏分解温度为目的，研究磷石膏高效分解系列催化还原剂，通过添加固体、气体或耦合催化还原剂，用静态研究方法，使磷石膏分解温度在传统大于1000℃基础上降低200-250℃，分解率≥96%，稳定回收 SO2资源，同时对分解过程物系的物理化学变化进行深入、系统的研究，以理论factsage计算和实验研究结合，剖析硫、钙在分解过程中迁移变化，跟踪其他杂质在分解过程的演变，绘制分解过程多元物系相图，探明磷石膏催化还原低温分解的科学原理，为磷石膏资源化综合利用完善基础理论数据，对解决磷石膏综合利用高能耗问题具有重要意义。

项目针对磷化工大宗固废磷石膏资源化综合利用-分解回收硫钙资源过程中存在的能耗高、分解率低等问题，采用催化还原的方法，以降低磷石膏分解温度为目的，研究磷石膏高效分解系列催化还原剂，使磷石膏分解温度在传统大于1000℃基础上降低200-250℃，分解率≥96%，同时对分解过程物系的物理化学变化进行深入、系统的研究，探明磷石膏催化还原低温分解的科学原理，为磷石膏资源化综合利用完善基础理论数据，对解决磷石膏综合利用高能耗问题具有重要意义。. 经过研究，得出以下结论：.1. 加入Fe-Ni复合催化剂 FeCl3-NiCl2，磷石膏的起始分解温度为590℃，分解温度区间590℃-800℃，失重（△TG）39.93%,分解率接近99%;.2. 杂质影响CaS的含量进而影响磷石膏的分解，Fe2O3能促进石膏的分解并降低石膏的起始分解温度。SiO2 与P2O5会增强磷石膏晶格的稳定性，进而抑制石膏的分解；.3. 磷石膏的还原分解产物中的主要为CaS、CaO。CaS的产生首先由固—固相反应产生，然后再由气—固相反应转化反应产生，因而导致其产生及转化机理极为复杂；.4. 升温速率对磷石膏的低温催化分解亦有着重要作用，较低的升温速率可为磷石膏提供更为充分的反应时间，从而可以一定程度上小幅降低磷石膏的分解温度;.5. 对磷石膏低温催化分解机理的分析研究，构建起磷石膏低温催化分解的循环反应体系，探讨了磷石膏低温催化分解过程中Ca、S的迁移转化路径，固-固反应伴随着气-固反应进程。且都发生在磷石膏表面及间隙内，除涉及CaSO4与Fe盐的离子交换反应外，还涉及一系列的CaSO4复盐效应，并建立了磷石膏低温催化分解的缩芯反应模型；.6. 磷石膏所含成分在分解过程不同体系相图分析揭示了分解过程物系的迁移变化，为进一步过程控制提供理论基础；.7. 循环气氛控制过程分解，可低温分解得到中间产品CaS，进一步氧化得到>90%的CaO转化率；.8.两步法磷石膏分解渣控制中间产品为CaS，分解温度低于1000℃，分解渣进一步在三相流化床中吸收CO2碳化制备CaCO3,条件温和（近常温），CaS的转化率达97.34%。. 通过以上研究，对磷石膏低温、目的产物导向性分解提供新的系统理论及科学解释，开发磷石膏分解还原剂，为工业规模化应用提供理论和技术支撑。