RU2814843C1 - Method of producing calcium sulphide from phosphogypsum - Google Patents
Method of producing calcium sulphide from phosphogypsum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814843C1 RU2814843C1 RU2023118294A RU2023118294A RU2814843C1 RU 2814843 C1 RU2814843 C1 RU 2814843C1 RU 2023118294 A RU2023118294 A RU 2023118294A RU 2023118294 A RU2023118294 A RU 2023118294A RU 2814843 C1 RU2814843 C1 RU 2814843C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phosphogypsum
- citric acid
- reducing agent
- calcium sulfide
- temperature
- Prior art date
Links
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 25
- AGVJBLHVMNHENQ-UHFFFAOYSA-N Calcium sulfide Chemical compound [S-2].[Ca+2] AGVJBLHVMNHENQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 5
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 87
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 9
- JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N calcium sulfide Chemical compound [Ca]=S JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Inorganic materials [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 4
- -1 fatty acid salts Chemical class 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения неорганических материалов - сульфидов щелочных элементов и может найти применение в химической промышленности, например, в препаративном неорганическом синтезе и при производстве полупроводниковых или люминесцентных материалов.The invention relates to a method for producing inorganic materials - sulfides of alkali elements and can find application in the chemical industry, for example, in preparative inorganic synthesis and in the production of semiconductor or luminescent materials.
Известен «Способ получения сульфида металла» [Перов Э.И., Ирхина Е.П., Ильина Е.Г., Гончарова И.В., Федоров И.С, Головачев А.Н. Способ получения сульфида металла. Пат. РФ 2112743, МПК C01G 1/12, Алтайский государственный университет; заявл. 10.12.1996, опубл. 10.06.1998.], по которому сульфиды осаждают в неводной среде жидких углеводородов предельного ряда CnH2n+2; путем взаимодействия соединений металлов (гидроксидов, ацетатов, солей жирных кислот) с выделяющимся в ходе реакции сероводородом. В ходе реакции серу растворяют в углеводороде, вводят соединение металла (соль или гидроксид), проводят синтез при температуре 174 С в течение 6 часов, отфильтровывают продукт в горячем состоянии, промывают горячим деканом и высушивают при температуре 150°С.The “Method for producing metal sulfide” is known [Perov E.I., Irkhin E.P., Ilyina E.G., Goncharova I.V., Fedorov I.S., Golovachev A.N. Method for producing metal sulfide. Pat. RF 2112743, IPC C01G 1/12, Altai State University; application 12/10/1996, publ. 06/10/1998.], according to which sulfides are deposited in a non-aqueous medium of liquid hydrocarbons of the limiting series C n H 2n+2; by interacting metal compounds (hydroxides, acetates, fatty acid salts) with hydrogen sulfide released during the reaction. During the reaction, sulfur is dissolved in a hydrocarbon, a metal compound (salt or hydroxide) is introduced, synthesis is carried out at a temperature of 174°C for 6 hours, the product is filtered while hot, washed with hot decane and dried at a temperature of 150°C.
Недостатком этого способа получения сульфида кальция являются необходимость использования горячей легковоспламеняющейся жидкости (предельных углеводородов, температура вспышки 47°С, температура самовоспламенения 66°С), что вызывает необходимость увеличения затрат на организацию безопасной работы, а также длительность процесса.The disadvantage of this method of producing calcium sulfide is the need to use a hot, flammable liquid (saturated hydrocarbons, flash point 47°C, auto-ignition temperature 66°C), which necessitates increased costs for organizing safe operation, as well as the duration of the process.
Наиболее близким к заявляемому, взятом за прототип, является способ получения сульфида кальция из фосфогипса [Шабельская Н.П., Медведев Р.П. Способ получения сульфида кальция из фосфогипса. Пат.RU 2723027 С1, МПК С01В 17/44, C01F 11/08, С30В 29/46, С30В 29/64, C01G 1/12, С09К 11/55, С09К 11/56, Заявл. 30.08.2019, Опубл. 08.06.2020], по которому получают сульфид кальция из фосфогипса путем смешивания исходных сульфата кальция и восстановителя, в качестве восстановителя используют кристаллическую лимонную кислоту, а в качестве сульфата кальция используют фосфогипс, предварительно высушенный до постоянного веса при температуре 100°С, исходные вещества в соотношении фосфогипс : лимонная кислота 3,0-4,0:1 гомогенизируют в течение 30 с в смесителе мощностью 0,45 кВт со скоростью 1500 об/мин, помещают в алундовые тигли - реакционный сосуд, термообрабатывают при температуре 700-900°С в течение 60 мин.The closest to the claimed one, taken as a prototype, is a method for producing calcium sulfide from phosphogypsum [Shabelskaya N.P., Medvedev R.P. Method for producing calcium sulfide from phosphogypsum. Pat.RU 2723027 S1, MPK S01V 17/44, C01F 11/08, S30V 29/46, S30V 29/64, C01G 1/12, S09K 11/55, S09K 11/56, Appl. 08/30/2019, Publ. 06/08/2020], according to which calcium sulfide is obtained from phosphogypsum by mixing the initial calcium sulfate and a reducing agent, crystalline citric acid is used as a reducing agent, and phosphogypsum is used as calcium sulfate, previously dried to a constant weight at a temperature of 100 ° C, the starting substances in phosphogypsum: citric acid ratio of 3.0-4.0:1 is homogenized for 30 s in a mixer with a power of 0.45 kW at a speed of 1500 rpm, placed in alundum crucibles - a reaction vessel, heat treated at a temperature of 700-900 ° C in for 60 minutes.
Недостатком этого способа является сложное аппаратное оформление процесса, необходимость гомогенизации и предварительного высушивания фосфогипса, что влечет за собой большие расходы электроэнергии, приводит к увеличению длительности процесса.The disadvantage of this method is the complex hardware design of the process, the need for homogenization and pre-drying of phosphogypsum, which entails high energy costs and leads to an increase in the duration of the process.
Перед авторами стояла задача разработки экономичного способа получения сульфида кальция, обладающего люминесцентной способностью, без применения опасных для здоровья веществ (нагретые до температуры 174°С углеводороды) и сложной аппаратуры, без предварительной термообработки фосфогипса, что позволяет существенно снизить энергоемкость и, тем самым, удешевить его производство.The authors were faced with the task of developing an economical method for producing calcium sulfide, which has luminescent ability, without the use of substances hazardous to health (hydrocarbons heated to a temperature of 174 ° C) and complex equipment, without preliminary heat treatment of phosphogypsum, which can significantly reduce energy intensity and, thereby, reduce the cost its production.
Технический результат заключается в изменении способа загрузки восстановителя и фосфогипса в реакционный сосуд, что позволяет существенно снизить затраты на производство сульфида кальция из фосфогипса.The technical result consists in changing the method of loading the reducing agent and phosphogypsum into the reaction vessel, which can significantly reduce the cost of producing calcium sulfide from phosphogypsum.
Технический результат обеспечивается за счет уменьшения количества восстановителя, простого аппаратного оформления процесса, использования безопасного восстановителя (лимонная кислота является продуктом питания), способного образовывать газовую фазу при температуре 175°С, что позволяет улучшить контакт фосфогипса и восстановителя и перевести процесс формирования структуры образцов в процессе термообработки из диффузионной области в кинетическую.The technical result is achieved by reducing the amount of reducing agent, simple hardware design of the process, using a safe reducing agent (citric acid is a food product) capable of forming a gas phase at a temperature of 175°C, which makes it possible to improve the contact of phosphogypsum and the reducing agent and transfer the process of forming the structure of samples in the process heat treatment from the diffusion region to the kinetic region.
Технический результат достигается путем получения образцов сульфида кальция посредством загрузки фосфогипса и восстановителя, в качестве которого используют кристаллическую лимонную кислоту, в реакционный сосуд слоями: сначала восстановитель, затем фосфогипс, при соотношенияи лимонная кислота : фосфогипс 1:4,1 - 8,0.The technical result is achieved by obtaining samples of calcium sulfide by loading phosphogypsum and a reducing agent, which uses crystalline citric acid, into a reaction vessel in layers: first the reducing agent, then phosphogypsum, with a ratio of citric acid: phosphogypsum of 1: 4.1 - 8.0.
На фиг. 1 приведена рентгенограмма образцов фосфогипса, термообработанного при температуре 800°С в присутствии кристаллической лимонной кислоты. На рентгенограмме идентифицированы рефлексы, принадлежащие сульфиду кальция (Calcium Sulfide, CaS, PDF Number 010-77-2011) и сульфату кальция (Calcium Sulfate, CaSO4, PDF Number 010-71-4906).In fig. Figure 1 shows an X-ray diffraction pattern of phosphogypsum samples heat-treated at a temperature of 800°C in the presence of crystalline citric acid. The X-ray image identified reflections belonging to calcium sulfide (Calcium Sulfide, CaS, PDF Number 010-77-2011) and calcium sulfate (Calcium Sulfate, CaSO 4 , PDF Number 010-71-4906).
На фиг. 2 приведена фотография образца восстановленного фосфогипса при освещении обычным светом (а), образца восстановленного фосфогипса при освещении ультрафиолетовым светом (b, с).In fig. Figure 2 shows a photograph of a sample of reduced phosphogypsum illuminated with ordinary light (a), a sample of reduced phosphogypsum illuminated with ultraviolet light (b, c).
На фиг. 3 приведены данные по условиям проведения процесса и характеристика образующегося продукта.In fig. Table 3 shows data on the process conditions and characteristics of the resulting product.
Были проведены эксперименты, результаты представлены в табл. 1. Эксперименты с конкретными соотношениями исходных веществ описаны в примерах.Experiments were carried out, the results are presented in table. 1. Experiments with specific ratios of starting substances are described in the examples.
Пример 1. Для получения сульфида кальция был использован фосфогипс для сельского хозяйства (ТУ 113-08-418-94 (с изменениями 1-12)) с содержанием двуводного сульфата кальция (CaSO4 ⋅ 2 H2O) 99% (масс.). В качестве восстановителя использовали кристаллическую лимонную кислоту (C6H8O7). Отмеряли с погрешностью 0,1 мг количества исходных фосфогипса 17,2 г и кристаллическую лимонную кислоту 3,90 г, что соответствует соотношению 4,4:1, загрузку проводили в алундовые тигли двумя слоями: сначала кристаллическая лимонная кислота, затем фосфогипс. Помещали в рабочее пространство муфельной печи и термообрабатывали согласно температурно-временному режиму, включающему нагрев до 800°С со скоростью 13 градусов в минуту, выдержку в течение 60 минут, медленное охлаждение с печью до комнатной температуры.Example 1. To obtain calcium sulfide, phosphogypsum for agriculture was used (TU 113-08-418-94 (as amended 1-12)) containing calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 ⋅ 2 H 2 O) 99% (wt.) . Crystalline citric acid (C 6 H 8 O 7 ) was used as a reducing agent. The quantities of initial phosphogypsum 17.2 g and crystalline citric acid 3.90 g were measured with an error of 0.1 mg, which corresponds to a ratio of 4.4:1, loading was carried out into alundum crucibles in two layers: first crystalline citric acid, then phosphogypsum. They were placed in the working space of a muffle furnace and heat-treated according to a temperature-time regime, including heating to 800°C at a rate of 13 degrees per minute, holding for 60 minutes, and slow cooling with the furnace to room temperature.
Окончание процесса формирования образца определяли с помощью рентгенофазового анализа: синтез прошел на 100% (на рентгенограммах образцов содержатся только линии, характеризующие минеральные вещества - сульфат кальция и сульфид кальция, не прореагировавшее органическое вещество отсутствует, фиг. 1). Материал обладает люминесцентной способностью, присущей сульфиду кальция, с равномерным распределением свечения по поверхности образца (фиг. 2). Люминесцентная способность образца не хуже, чем в прототипе (фиг. 3) (табл. 1).The completion of the sample formation process was determined using X-ray phase analysis: the synthesis was 100% complete (X-ray diffraction patterns of the samples contain only lines characterizing mineral substances - calcium sulfate and calcium sulfide; there is no unreacted organic matter, Fig. 1). The material has the luminescent ability inherent in calcium sulfide, with a uniform distribution of luminescence over the surface of the sample (Fig. 2). The luminescent ability of the sample is no worse than in the prototype (Fig. 3) (Table 1).
Увеличение скорости формирования структуры сульфида кальция связано с протеканием реакций:An increase in the rate of formation of the structure of calcium sulfide is associated with the occurrence of reactions:
Пример 2. Готовили сульфид кальция аналогично описанному в примере 1, только использовали 17,2 г фосфогипса и 2,15 г кристаллической лимонной кислоты, что соответствует соотношению 8,0: 1. По окончании термообработки рентгенофазовый анализ показал, что процесс формирования структуры завершен полностью, люминесцентная способность материала выше, чем в прототипе (табл. 1).Example 2. Calcium sulfide was prepared similarly to that described in example 1, only 17.2 g of phosphogypsum and 2.15 g of crystalline citric acid were used, which corresponds to a ratio of 8.0: 1. At the end of the heat treatment, X-ray phase analysis showed that the structure formation process was completely completed , the luminescent ability of the material is higher than in the prototype (Table 1).
Пример 3. Для получения сульфида кальция был использован фосфогипс для сельского хозяйства (ТУ 113-08-418-94 (с изменениями 1-12)) с содержанием двуводного сульфата кальция (CaSO4 ⋅ 2 H2O) 99% (масс). В качестве восстановителя использовали кристаллическую лимонную кислоту (C6H8O7). Отмеряли с погрешностью 0,1 мг количества исходных фосфогипса 17,2 г и кристаллическую лимонную кислоту 3,90 г, что соответствует соотношению 4,4:1, загрузку проводили в алундовые тигли двумя слоями: сначала кристаллическая лимонная кислота, затем фосфогипс. Помещали в рабочее пространство муфельной печи и термообрабатывали согласно температурно-временному режиму, включающему нагрев до 900°С со скоростью 13 градусов в минуту, выдержку в течение 60 минут, медленное охлаждение с печью до комнатной температуры По окончании термообработки рентгено-фазовый анализ показал, что процесс формирования структуры завершен полностью, люминесцентная способность материала выше, чем в прототипе (фиг.3).Example 3. To obtain calcium sulfide, phosphogypsum for agriculture was used (TU 113-08-418-94 (as amended 1-12)) containing calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 ⋅ 2 H 2 O) 99% (wt). Crystalline citric acid (C 6 H 8 O 7 ) was used as a reducing agent. The quantities of initial phosphogypsum 17.2 g and crystalline citric acid 3.90 g were measured with an error of 0.1 mg, which corresponds to a ratio of 4.4:1, loading was carried out into alundum crucibles in two layers: first crystalline citric acid, then phosphogypsum. They were placed in the working space of a muffle furnace and heat-treated according to a temperature-time regime, including heating to 900°C at a rate of 13 degrees per minute, holding for 60 minutes, slow cooling with the furnace to room temperature. At the end of the heat treatment, X-ray phase analysis showed that the structure formation process is completely completed, the luminescent ability of the material is higher than in the prototype (Fig. 3).
Пример 4. Готовили сульфид кальция аналогично описанному в примере 1, только не использовали восстановитель. По окончании термообработки рентгенофазовый анализ показал, что процесс формирования структуры сульфида кальция не прошел.Example 4. Calcium sulfide was prepared similarly to that described in example 1, but a reducing agent was not used. At the end of the heat treatment, X-ray phase analysis showed that the process of formation of the calcium sulfide structure did not proceed.
Пример 5. Для получения сульфида кальция был использован фосфогипс для сельского хозяйства (ТУ 113-08-418-94 (с изменениями 1-12)) с содержанием двуводного сульфата кальция (CaSO4 ⋅ 2 H2O) 99% (масс.). В качестве восстановителя использовали кристаллическую лимонную кислоту (C6H8O7). Отмеряли с погрешностью 0,1 мг количества исходных фосфогипса 17,2 г и кристаллическую лимонную кислоту 3,90 г, что соответствует соотношению 4,4: 1, загрузку проводили в алундовые тигли двумя слоями: сначала кристаллическая лимонная кислота, затем фосфогипс. Помещали в рабочее пространство муфельной печи и термообрабатывали согласно температурно-временному режиму, включающему нагрев до 700°С со скоростью 13 градусов в минуту, выдержку в течение 60 минут, медленное охлаждение с печью до комнатной температуры. По окончании термообработки рентгенофазовый анализ показал, что процесс формирования структуры сульфида кальция прошел частично (в образце основная фаза - сульфат кальция, степень конверсии сульфата кальция в сульфид кальция не превышает 40%).Example 5. To obtain calcium sulfide, phosphogypsum for agriculture was used (TU 113-08-418-94 (as amended 1-12)) containing calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 ⋅ 2 H 2 O) 99% (wt.) . Crystalline citric acid (C 6 H 8 O 7 ) was used as a reducing agent. The quantities of initial phosphogypsum 17.2 g and crystalline citric acid 3.90 g were measured with an error of 0.1 mg, which corresponds to a ratio of 4.4: 1, loading was carried out into alundum crucibles in two layers: first crystalline citric acid, then phosphogypsum. They were placed in the working space of a muffle furnace and heat-treated according to a temperature-time regime, including heating to 700°C at a rate of 13 degrees per minute, holding for 60 minutes, and slow cooling with the furnace to room temperature. At the end of the heat treatment, X-ray phase analysis showed that the process of formation of the calcium sulfide structure was partially completed (in the sample the main phase is calcium sulfate, the degree of conversion of calcium sulfate to calcium sulfide does not exceed 40%).
Пример 6. Для получения сульфида кальция был использован фосфогипс для сельского хозяйства (ТУ 113-08-418-94 (с изменениями 1-12)) с содержанием двуводного сульфата кальция (CaSO4 ⋅ 2 H2O) 99% (масс.). В качестве восстановителя использовали кристаллическую лимонную кислоту (C6H8O7). Отмеряли с погрешностью 0,1 мг количества исходных фосфогипса 17,2 г и кристаллическую лимонную кислоту 3,90 г, что соответствует соотношению 4,4: 1, загрузку проводили в алундовые тигли двумя слоями: сначала кристаллическая лимонная кислота, затем фосфогипс. Помещали в рабочее пространство муфельной печи и термообрабатывали согласно температурно-временному режиму, включающему нагрев до 1000°С со скоростью 13 градусов в минуту, выдержку в течение 60 минут, медленное охлаждение с печью до комнатной температуры. По окончании термообработки рентгено-фазовый анализ показал, что в образце основная фаза - сульфат кальция. Данный результат может быть связан с окислением сульфида кальция в сульфат под действием кислорода воздуха по реакцииExample 6. To obtain calcium sulfide, phosphogypsum for agriculture was used (TU 113-08-418-94 (as amended 1-12)) containing calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 ⋅ 2 H 2 O) 99% (wt.) . Crystalline citric acid (C 6 H 8 O 7 ) was used as a reducing agent. The quantities of initial phosphogypsum 17.2 g and crystalline citric acid 3.90 g were measured with an error of 0.1 mg, which corresponds to a ratio of 4.4: 1, loading was carried out into alundum crucibles in two layers: first crystalline citric acid, then phosphogypsum. They were placed in the working space of a muffle furnace and heat-treated according to a temperature-time regime, including heating to 1000°C at a rate of 13 degrees per minute, holding for 60 minutes, and slow cooling with the furnace to room temperature. At the end of the heat treatment, X-ray phase analysis showed that the main phase in the sample was calcium sulfate. This result may be associated with the oxidation of calcium sulfide into sulfate under the influence of atmospheric oxygen according to the reaction
Как видно из приведенных примеров, процесс изготовления сульфида кальция из смеси фосфогипса и кристаллической лимонной кислоты с загрузкой в реакционный сосуд слоями при температурах 800-900°С проходит полнее по сравнению с процессом с использованием гомогенизации в смесителе. Без введения восстановителя целевой продукт не образуется (это может быть объяснено отсутствием возможности протекания реакции восстановления). При проведении процесса при температуре 1000°С, наблюдается снижение люминесцентной способности (это может быть связано с процессами окисления целевого продукта под действием кислорода воздуха при повышенной температуре). Синтез сульфида кальция с использованием кристаллической лимонной кислоты в качестве восстановителя при загрузке слоями позволяет использовать меньше восстановителя, требует значительно меньшей продолжительности за счет исключения из процесса операции смешивания исходных веществ и более простого аппаратного оформления, чем в прототипе. Это позволяет проводить процесс синтеза сульфида кальция с меньшими энергозатратами, приводит к удешевлению производства, одновременно получаются материалы с улучшенными характеристиками (светимость образцов выше).As can be seen from the above examples, the process of producing calcium sulfide from a mixture of phosphogypsum and crystalline citric acid with loading into a reaction vessel in layers at temperatures of 800-900°C is more complete compared to the process using homogenization in a mixer. Without the introduction of a reducing agent, the target product is not formed (this can be explained by the inability of the reduction reaction to occur). When the process is carried out at a temperature of 1000°C, a decrease in luminescent ability is observed (this may be due to oxidation processes of the target product under the influence of atmospheric oxygen at elevated temperatures). The synthesis of calcium sulfide using crystalline citric acid as a reducing agent when loaded in layers allows the use of less reducing agent, requires significantly shorter duration due to the exclusion of the mixing of starting materials from the process and simpler hardware design than in the prototype. This allows the process of calcium sulfide synthesis to be carried out with less energy consumption, leads to cheaper production, and at the same time materials with improved characteristics are obtained (the luminosity of the samples is higher).
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814843C1 true RU2814843C1 (en) | 2024-03-05 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU994399A1 (en) * | 1981-05-28 | 1983-02-07 | Воскресенский филиал Научно-исследовательского института по удобрениям и инсектофунгицидам им.проф.Я.В.Самойлова | Process for producing calcium sulfide |
| SU1528724A1 (en) * | 1987-06-16 | 1989-12-15 | Таллиннский политехнический институт | Method of calcium sulfide |
| CN103072949A (en) * | 2012-12-07 | 2013-05-01 | 云天化集团有限责任公司 | Method for preparing calcium sulfide through reductive decomposition of phosphogypsum by fluidized bed |
| CN105129742A (en) * | 2015-08-31 | 2015-12-09 | 昆明理工大学 | Method for preparing calcium sulphide by decomposing phosphogypsum through hydrogen sulfide tail gas |
| RU2723027C1 (en) * | 2019-08-30 | 2020-06-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Method of producing calcium sulphide from phosphogypsum |
| RU2767529C1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-03-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Method for producing calcium sulphide from phosphogypsum |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU994399A1 (en) * | 1981-05-28 | 1983-02-07 | Воскресенский филиал Научно-исследовательского института по удобрениям и инсектофунгицидам им.проф.Я.В.Самойлова | Process for producing calcium sulfide |
| SU1528724A1 (en) * | 1987-06-16 | 1989-12-15 | Таллиннский политехнический институт | Method of calcium sulfide |
| CN103072949A (en) * | 2012-12-07 | 2013-05-01 | 云天化集团有限责任公司 | Method for preparing calcium sulfide through reductive decomposition of phosphogypsum by fluidized bed |
| CN105129742A (en) * | 2015-08-31 | 2015-12-09 | 昆明理工大学 | Method for preparing calcium sulphide by decomposing phosphogypsum through hydrogen sulfide tail gas |
| RU2723027C1 (en) * | 2019-08-30 | 2020-06-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Method of producing calcium sulphide from phosphogypsum |
| RU2767529C1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-03-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Method for producing calcium sulphide from phosphogypsum |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103998126B (en) | Can be used for dehydrating alkanes zinc and/or the aluminate catalyst of manganese | |
| JP6877431B2 (en) | Methods for producing graphene quantum dots with different oxygen contents, graphene quantum dots, and fluorescent materials | |
| RU2814843C1 (en) | Method of producing calcium sulphide from phosphogypsum | |
| Takahashi et al. | Fe3+ red phosphors based on lithium aluminates and an aluminum lithium oxyfluoride prepared from LiF as the Li Source | |
| Li et al. | Bromobenzene aliphatic nucleophilic substitution guided controllable and reproducible synthesis of high quality cesium lead bromide perovskite nanocrystals | |
| EP1385799A1 (en) | Method of producing calcium sulfate alphahemihydrate | |
| RU2767529C1 (en) | Method for producing calcium sulphide from phosphogypsum | |
| Jeevanandam et al. | Effect of gelling agent and calcination temperature in sol–gel synthesized MgO nanoparticles | |
| RU2384522C1 (en) | Method of preparing metal oxide nanoparticles | |
| CN109796477B (en) | Preparation method of rare earth ion doped metal-organic framework fluorescent material | |
| Andreev et al. | Preparation of Ln 2 O 2 S (Ln= Gd, Dy, Y, Er, Lu) in flowing hydrogen and hydrogen sulfide | |
| JP2010215728A (en) | Orange phosphor and manufacturing method of the same | |
| Bîrzescu et al. | Synthesis and thermal analysis of the nickel (II) oxalate obtained through the reaction of ethylene glycol with Ni (NO3) 2. 6H2O | |
| Jisha et al. | MN and DY doped strontium aluminate’soptical properties-a comparative study | |
| Fink et al. | Thermal Decomposition of Alunite1 | |
| Botvina et al. | Synthesis of Calcium Aluminate-Based Luminophores by the Citrate Nitrate Sol–Gel Process | |
| Boyle et al. | Structurally characterized luminescent lanthanide zinc carboxylate precursors for Ln–Zn–O nanomaterials | |
| JP5355441B2 (en) | Orange phosphor and method for producing the same | |
| Vainauskas et al. | Polymorphs and solid solutions: materials with new luminescent properties obtained through mechanochemical transformation of dicyanoaurate (I) salts | |
| RU2764647C2 (en) | Method for producing aluminum oxide | |
| Park et al. | Oxide films: low-temperature deposition and crystallization | |
| Lazău et al. | The use of thermal analysis in the study of Ca 3 Al 2 O 6 formation by the polymeric precursor method | |
| JPS58167426A (en) | Preparation of oxysulfate from rare earth element | |
| RU2781013C2 (en) | Method for production of copper aluminate with delafossite structure | |
| RU2330864C1 (en) | METHOD OF OBTAINING THERMOSTABLE NANOCOMPOSITE Cu/POLYAKRYLONITRILE |