谢容生，刘树根，宁 平，郜华萍，殷仁樟

(昆明理工大学环境科学与工程学院，昆明 650500)



CaF2作用下磷石膏还原分解过程的动力学特性

谢容生，刘树根，宁 平，郜华萍，殷仁樟

(昆明理工大学环境科学与工程学院，昆明 650500)

借助热分析手段，研究了磷石膏在矿化剂作用下还原分解过程的反应特性，探讨了矿化剂CaF2对磷石膏高温分解过程的影响。矿化剂的引入可以显著降低磷石膏分解的起始温度，有效提高磷石膏还原分解的反应活性，加入3wt% CaF2能使磷石膏的分解温度降低约200 ℃。矿化剂与磷石膏混合体系在950 ℃下分解时，主要产物是Ca2SiO4，也存在含氟的共熔体，表明加入CaF2能促进磷石膏的固相分解反应。利用Coats-Redfern法获得磷石膏还原反应的动力学方程，计算得到其表观活化能E=380.06 kJ/mol。

磷石膏； 矿化剂； 还原分解； 活化能； 动力学特性

1 引 言

磷石膏是湿法磷酸工艺过程中排放的工业固体废弃物，主要成分是CaSO4·2H2O。2012年，我国磷化工行业排放磷石膏约7000万t，综合利用率仅为24.28%[1]。目前，磷石膏处置方式主要为土地堆存，累积堆存量超过3亿t[2]。由于磷石膏产排量巨大及其对环境的潜在危害，磷石膏的处理与处置迫在眉睫，但因其成分复杂，磷石膏资源化利用的技术开发工作已成为世界性难题[3]。

鉴于氟化钙在冶金工业中降低矿渣熔点、增加熔融物流动性、降低烧结温度等特性[12]，本研究将氟化钙作为矿化剂用于磷石膏还原分解。利用热分析技术对磷石膏和焦炭在矿化剂作用下的还原分解过程构建动力学模型，采用Coats-Redfern法计算磷石膏还原分解过程活化能，分析矿化剂存在下的磷石膏分解过程的动力学特性。……