[發(fā)明專利]一種高硫煤分解磷石膏催化還原的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910094008.8
• 申請日: 2009-01-05
• 公開（公告）號: CN101462699A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬麗萍;鄭紹聰;寧平;杜亞雷;張偉;牛學(xué)奎
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C01B17/50
• 分類號: C01B17/50;C01F11/04
• 代理公司: 昆明慧翔專利事務(wù)所
• 代理人: 程韻波

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高硫煤分解磷石膏催化還原的方法，屬于磷化工技術(shù)領(lǐng)域。

二、背景技術(shù)

磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過程中磷礦石和硫酸發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，經(jīng)計算每生產(chǎn)1噸的磷酸將產(chǎn)生4～5噸磷石膏，目前全世界磷石膏每年的排放量達2億多噸，但磷石膏的利用率未超過10％。磷石膏的處理、處置及綜合利用已成為一個世界性的難題，磷石膏的堆放不僅占用大量的土地，耗費大量資金，污染環(huán)境。而且成為制約磷化工行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的因素之一。因此從資源綜合利用和環(huán)境保護考慮，磷石膏的開發(fā)利用是值得大力發(fā)展的。

磷石膏中含有豐富的硫資源，而我國又是一個硫資源相對缺乏的國家，因此開展磷石膏中硫資源的循環(huán)利用是一個可以大規(guī)模回收硫資源的方向，最早利用磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的是奧地利的林茨化學(xué)公司。國內(nèi)對磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥已進行了較長時間的開發(fā)研究工作，但是現(xiàn)行的開發(fā)研究中多采用焦碳還原磷石膏，分解率和脫硫率不高，產(chǎn)生的SO₂濃度低，波動大，設(shè)備投資比較大，能耗高，生產(chǎn)過程長，轉(zhuǎn)化率低等缺點，在經(jīng)濟和環(huán)保上不可行，全面推廣應(yīng)用尚需進行很多工作。

在公開號為CN1724338A的中國專利申請中公開了一種以濕法磷酸固體殘渣磷石膏為原料的工業(yè)硫酸的生產(chǎn)方法，它包括如下工業(yè)步驟：A.沸騰燃燒；B.除塵降溫；C.爐氣的洗滌；D.干燥爐氣；E.第一次轉(zhuǎn)化；F.第一次吸收；H.第二次吸收。但是在第一步工藝沸騰燃燒中將磷石膏及占磷石膏重量20％燃燒還原碳一并加入1000～1100℃的沸騰爐中燃燒，才可以得到二氧化硫、二氧化碳爐氣及氧化鈣固體粉塵。

在公開號為CN1884048A的中國專利申請中公開了一種用高硫煤還原分解磷石膏的方法，該方法是：“將磷石膏與硫含量≥3％的高硫煤混均后，送入高溫分解爐，爐溫高達1350℃時，才產(chǎn)出體積百分含量大于15％的SO₂爐氣及CaO質(zhì)量百分含量大于70％固體產(chǎn)物。

在上述磷石膏的利用方法中，幾乎都存在能耗高，投資大的缺點，使得處理磷石膏的成本增加。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在用高硫煤做還原劑高溫分解磷石膏過程中，可以大大降低磷石膏的分解溫度，降低能耗，為磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的工藝又提供了技術(shù)支持。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高硫煤分解磷石膏催化還原的方法，該法是在用高硫煤還原分解磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥過程中，加入催化劑降低磷石膏的分解溫度至800～1050℃，降低能耗，達到降低處理固體廢物的成本的目的，同時主要生成氧化鈣和二氧化硫。二氧化硫可直接用做制酸原料氣，氧化鈣可直接用作水泥原料。還原分解過程中發(fā)生的主要反應(yīng)方程式為：

2CaSO₄+C→2CaO+2SO₂+CO₂???????????1)

CaSO₄+4C→CaS+CO₂????????????????2)

3CaSO₄+CaS→4CaO+4SO₂????????????3)

2C+O₂→2CO??????????????????????4)

2CO+O₂→2CO₂?????????????????????5)

本發(fā)明按以下步驟完成：

1)、磷石膏和高硫煤破碎至小于150um，經(jīng)過100～110℃烘干至水份含量≤5wt％備用；所述高硫煤硫含量≥3.0wt％；所述的磷石膏的主要化學(xué)成分質(zhì)量百分比為氧化鈣25～37％，二氧化硫39～50％，二氧化硅8.20～15.38％，五氧化二磷0.47～1.28％；

2)、催化劑為Al₂O₃、ZnO、Fe₂O₃、SiO₂、CaCl₂或FeSO₄中的一種，還可以將上述兩種化合物按質(zhì)量比1:1混均制成復(fù)合型催化劑；

3)、將烘干的磷石膏和高硫煤按8～15:1比例混勻得混合料，再加入混合料總重量5～10％的催化劑，混勻備用；

4)、加熱還原分解爐至800℃，將混合料放入分解爐中，控制爐溫800～1050℃，進行磷石膏分解反應(yīng)，反應(yīng)時間為0.5～1.5小時，產(chǎn)出體積百分含量≥15％的SO₂爐氣及質(zhì)量百分含量大于70％的氧化鈣固體產(chǎn)物。