导　　师： 宁平

学科专业： H3002

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 昆明理工大学

摘　　要： 磷石膏是磷酸工业生产的磷酸盐副产物。我国工业副产品磷石膏每年约3000万吨,大量堆存,利用率低。磷石膏由于有害的重金属、硫酸盐、氟硅酸盐、氢氟化物蒸发造成了水体和空气的污染。由于磷酸生产工业和磷石膏堆放对地表水污染造成了很多的环境问题。磷石膏一般的工业处理方法有很多。总结起来一般分为三个方面,即化学法、物理法和热处理法。有时在一个处理磷石膏过程中三种方法都用到。本文针对目前磷石膏分解制硫酸联产水泥技术存在的主要问题,提出以循环流化床作为反应器,用高硫煤代替焦炭还原分解磷石膏制硫酸联产水泥新技术。本文研究主要包括以下三个方面：1.磷石膏还原分解反应条件及影响因素研究在本研究中,通过利用高硫煤作为还原剂对磷石膏进行了高温热分解实验,实验、中随着反应温度的升高,磷石膏的分解率与脱硫率升高,磷石膏的分解率达到97%的反应时间逐渐减少。而且在还原性气氛增加的情况下,反应时间会减少。还原性气氛越强,磷石膏的分解率越高,反之,则磷石膏的脱硫率越低,说明磷石膏在弱还原性气氛下分解是较为有利的。2.循环流化床工艺流程及参数计算对模拟实验所用循环流化床装置及流程进行了详细研究；对磷石膏物料颗粒的临界流化速度、终端速度参数进行计算；同时对流化床实验台分布板、物料循环量进行了分析；对快速床及其特点进行了研究；对由湍流床向快速床以及快速床向密相气力输送床的流型转变进行说明并且对转变速度进行计算。3.循环流化床提升管冷态数值模拟计算运用大型流体工程计算商业软件Fluent对实验台进行了数值模拟研究,联合使用流体仿真前处理软件gambit进行了网格划分,采用气固两相流欧拉模型和标准k-ε湍流模型,克服了以往由于几何建模困难和模型选择不当问题而导致模拟结果不理想的局限。模拟采用非稳态,分离式求解器,使与实际比较接近。对气速随床高分布、磷石膏物料颗粒体积分数分布、物料颗粒迹线模拟结果分析。当分布板小孔气体进口气速增大时靠近气体分布板附近的气速也有所增大；随着流化风速的增大提升管内物料颗粒体积分数相对减小；当气速增大时,磷石膏物料颗粒在循环流化床中停留时间也相对减少；当气速为65m/s时迹线有折回和回流,也有各线条之间的交叉和混流,这就证明了流体流动的随机性、复杂性和难以预测性。对压力差分布结果、不同流化风速下湍动能、耗散率结果进行分析。当流化风速增大时,沿床高的压力差减小；当流化风速减小时,沿床高压力差增大。随着风速的增大湍动能基本呈降低趋势,而且下段湍动能减小,上段湍动能增大。同时,随着风速的增大湍动耗散率基本呈升高趋势,而且下段湍动耗散率减小,上段湍动耗散率有所增大。

关 键 词： 磷石膏 循环流化床 分解率 脱硫率 快速流态化 数值模拟

分 类 号： [X705]

领　　域： [环境科学与工程]