怎么用石膏制硫酸?
一种不需矾触媒的低温分解法石膏制硫酸工艺在江西研制成功。3月20日,小试产出合格产品。该技术正在加紧建设中试装置,预计本月内即可进入中试。
此前,国内外硫黄制酸、硫铁矿制酸、冶炼烟气及磷石膏制酸,普遍采用先制得二氧化硫,通过矾触媒催化剂转化为三氧化硫,再制取硫酸的工艺路线。由硫黄或硫铁矿制二氧化硫较容易,但由磷石膏制二氧化硫非常因难,需经脱磷、脱氟、干燥,掺入焦炭,预热到700-800℃后再进迥转炉,并且要在1400℃以上的高温下才能制得二氧化硫。因此,磷石膏按照硫黄或硫铁矿的工艺路线来制硫酸既不合理也不经济。由于传统的石膏制硫酸工艺复杂,所需投资很大,耗能很高,工艺过程中产生严重的二次污染,—‘直难以推广使用。如何充分合理地利用国内资源,生产出低能耗、低成本、投资少、无环境污染的高品质硫酸,成为业界人士关注的焦点。
低温分解法工艺以石膏(包括磷石膏或其他副产石膏)、二氧化碳为原料,采取较低的温度,比传统磷石膏制硫酸工艺低1000℃以上分解石膏,不需矾触媒。该技术发明人、原南昌工业技术研究院高级工程师张智新告诉记者,这种新工艺反应温度低,耗能少,工艺流程简短,投资少,实施容易,能使硫资源得到有效循环利用。工艺全流程没有“三废”产生和排出,是无污染的绿色工艺。
据介绍,以磷石膏为原料建设年产10万吨硫酸(98%)的生产装置仅需投资约2200万元。生产1吨硫酸(98%)副产1吨碳酸钙,吨硫酸(98%)实际生产成本仅97元。以白色石膏粉为原料,还可产出超微(纳米或微米级)碳酸钙。对于以硫酸为主要原料的磷酸生产工艺,每生产1吨100%的磷酸耗98%硫酸2.8吨,硫酸消耗的成本高达4200多元。采用低温分解法磷石膏制硫酸工艺以后,硫酸消耗的成本仅272元,一套年产10万吨100%的磷酸装置年可获利3.928亿元。
另据了解,该项新工艺技术已经申请国家发明专利。
比较稳定,不过可溶于浓硫酸,浓盐酸,EDTA
可与Na2CO3作用产生硫酸钠(类似于土法制烧碱)
Na2CO3 +CaSO4 =Na2SO4 +CaCO3
EDTA可以与Ca2+螯合,溶解硫酸钙
(硫酸钡在EDTA溶解度很小,微溶,因为硫酸钡溶解度更小)
2CaSO4 +2HCl =Ca(HSO4)2 +CaCl2
因为CaSO4微溶,溶解度不是太小,硫酸的二级电离不完全
(BaSO4溶解度比较小,不溶于浓盐酸)
因为硫酸的第二步电离是弱的(中学教材不这样认为),说明硫酸氢根是弱电解质。所以,当把硫酸银放入硝酸中,硫酸根离子就和氢离子结合生成弱电解质硫酸氢根,SO42-+H+=HSO4-,这样硫酸银就溶解了。但是,这里必须考虑硝酸的浓度。也可以这样说,如果我们理解了氢氧化镁溶于浓的醋酸铵溶液的道理,就能理解硫酸银溶于硝酸的问题了。
石膏
石膏(二水石膏,生石膏)(Gypsum)
Ca[SO4]•2H2O
[晶体化学] 理论组成(wB%):CaO 32.5,SO3 46.6,H2O+ 20.9。成分变化不大。常有粘土、有机质等机械混入物。有时含SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、CO2、Cl等杂质。
[结构与形态] 单斜晶系,a0=0.568nm,b0=1.518nm,c0=0.629nm,β=11823';Z=4。晶体结构由[SO4]2-四面体与Ca2+联结成‖(010)的双层,双层间通过H2O分子联结。其完全解理即沿此方向发生。Ca2+的配位数为8,与相邻的4个[SO4]四面体中的6个O2-和2个H2O分子联结。H2O分子与[SO4]中的O2-以氢键相联系,水分子之间以分子键相联系。
斜方柱晶类,C2h-2/m(L2PC)。晶体常依发育成板状,亦有呈粒状。常简单形:平行双面b、p,斜方柱m、l等;晶面和常具纵纹;有时呈扁豆状。双晶常见,一种是依(100)为双晶面的加里双晶或称燕尾双晶,另一种是以(101)为双晶面的巴黎双晶或称箭头双晶。集合体多呈致密粒状或纤维状。细晶粒状块状称之为雪花石膏;纤维状集合体称为纤维石膏。少见由扁豆状晶体形成的似玫瑰花状集合体。亦有土状、片状集合体。
[理化性质] 通常为白色、无色,无色透明晶体称为透石膏,有时因含杂质而成灰、浅黄、浅褐等色。条痕白色。透明。玻璃光泽,解理面珍珠光泽,纤维状集合体丝绢光泽。解理极完全,和中等,解理片裂成面夹角为66和114的菱形体。性脆。硬度1.5~2。不同方向稍有变化。相对密度2.3。
偏光镜下:无色。二轴晶(+)。2V=58。Ng=1.530,Nm=1.523,Np=1.521。随温度升高2V减小,在大约90℃时2V为零。
加热时存在3个排出结晶水阶段:105~180℃,首先排出1个水分子,随后立即排出半个水分子,转变为烧石膏Ca[SO4]•0.5H2O,也称熟石膏或半水石膏。200~220℃,排出剩余的半个水分子,转变为Ⅲ型硬石膏Ca[SO4]•εH2O(0.06<ε<0.11)。约350℃,转变为Ⅱ型石膏Ca[SO4]。1120℃时进一步转变为Ⅰ型硬石膏。熔融温度1450℃。
石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性,使之具优良的隔音、隔热和防火性能。
[产状与组合] 主要为化学沉积作用的产物,常形成巨大的矿层或透镜体,赋存于石灰岩、红色页岩和砂岩、泥灰岩及粘土岩系中,常与硬石膏、石盐等共生。硬石膏层在近地表部位,由于外部压力的减小,受地表水作用而转变为石膏:CaSO4+2H2O—— CaSO4•2H2O;同时体积增大约30%,引起石膏层的破坏。
[鉴定特征] 低硬度,一组极完全解理,以及各种特征之形态可以鉴别。致密块状的石膏,以其低硬度和遇酸不起泡可与碳酸盐区别。
[工业应用] 主要用于水泥原料、化工原料、填料等。【药 名】
当然,用这种方法溶解硫酸锶比较困难,而溶解硫酸钡几乎不可能,可以查溶解度表通过计算证明.
盐酸可以硝酸就可以,不过靠的是酸性,可不是氧化性哦.
| (1)CaSO 4 ·2H 2 O CaSO 4 +2H 2 O (2)④ 2CaSO 4 +C 2CaO+2SO 2 ↑+CO 2 ↑ (3)二氧化硫和一氧化碳 二氧化硫导致酸雨,一氧化碳使人中毒 |
| 在CaSO 4 →SO 2 的变化中硫元素被还原,所以要使用还原剂(焦炭)。焦 炭的氧化产物中有可能含有一氧化碳。 |