[發(fā)明專利]利用高硫石油焦和煤矸石分解磷石膏的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910094111.2
• 申請日: 2009-02-19
• 公開（公告）號: CN101492175A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 楊月紅;歐根能;寧平;趙健蓉;張慧娜;方祖國
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01F11/04
• 分類號: C01F11/04;C01B17/50;C04B7/34;B09B3/00
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發(fā)明涉及一種利用高硫石油焦和煤矸石還原分解磷石膏的方法，該方法利用三種固體廢物磷石膏、高硫石油焦與煤矸石來生產(chǎn)石灰質(zhì)原料和高濃度SO₂爐氣制酸原料氣，屬于環(huán)境保護以及化工技術領域。

背景技術

高硫石油焦作為石化行業(yè)的副產(chǎn)品，其含碳量高、含灰量少，具有較高的熱值，主要的元素組成為碳，占有80wt％以上，其余的為氫、氧、氮、硫和金屬元素。石油焦具有其特有的物理、化學性質(zhì)及機械性質(zhì)，本身是發(fā)熱部份的不揮發(fā)性碳，揮發(fā)物和礦物雜質(zhì)(硫、金屬化合物、水、灰等)這些指標決定焦炭的化學性質(zhì)。用其作為一種替代燃料來發(fā)電、供熱，不僅可以緩解我國能源短缺的矛盾，而且可以變廢為寶。然而，石油焦作為一種替代燃料，其燃燒特性及其燃燒后所排放污染物，到目前為止，對其研究較少，而且均為實驗室小臺架試驗。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，石油焦的產(chǎn)量逐年增加。據(jù)統(tǒng)計中國每年大約生產(chǎn)200多萬噸含高硫的石油焦副產(chǎn)品，含高硫的石油焦不適宜于電極炭棒生產(chǎn)及冶煉工業(yè)用，一些石化部門不得不把石油焦作為廢物處理，影響了生產(chǎn)的正常進行，也污染了環(huán)境。煤矸石是與煤伴生的巖石，是煤炭開采和洗選加工過程中被分離出來的固體廢棄物，目前我國的堆存數(shù)量已達30億噸~40億噸，是排放量和造成環(huán)境污染最大的工業(yè)固體廢棄物，而我國對煤矸石的利用率不到30％。剩余的大多露天堆放，經(jīng)日曬、雨淋、風化、分解，會產(chǎn)生大量的酸性廢水或含重金屬的廢水，從而造成地下水和地表水污染。煤矸石自燃會產(chǎn)生大量的有害氣體，對環(huán)境造成嚴重的污染。因此亟待解決煤矸石的資源化利用。

磷石膏是生產(chǎn)濕法磷酸時產(chǎn)生的固體工業(yè)副產(chǎn)物，其主要化學成分為CaSO₄·2H₂O，并含有少量的SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO，微量的金屬離子及放射性元素，及未分解的磷礦粉、P₂O₅、F^-和游離酸等雜質(zhì)，通常呈現(xiàn)針狀、板狀、密實晶體和多晶核晶體。在二水法制濕法磷酸的工藝中，每生產(chǎn)1噸磷酸產(chǎn)生4噸~5噸磷石膏，據(jù)統(tǒng)計，到2007年底全世界磷石膏每年排放量多達2億多噸，中國每年排放的磷石膏也多達2000多萬噸，而綜合利用率不足10％。未經(jīng)處理的磷石膏堆放不僅占用大量的土地、資金，浪費大量的硫資源，而且會造成嚴重土壤、水體、大氣污染。因此磷石膏的綜合利用是一個世界性的難題。由于磷石膏的主要成分是CaSO₄·2H₂O，將其中的SO₄^2-還原成SO₂制取硫酸，硫酸鈣還原分解后的氧化鈣渣作為制水泥生產(chǎn)的原料。

目前磷石膏的綜合利用主要集中在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和建材三個方面。磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥是一個可以大規(guī)?；厥绽觅Y源的方向，世界各國都對其進行了研究。我國現(xiàn)行的開發(fā)研究多采用焦炭還原磷石膏，未將分解磷石膏和水泥燒結(jié)分開，造成分解率和脫硫率不高，產(chǎn)生的SO₂濃度低，波動大，設備投資比較大，能耗高，生產(chǎn)過程長，生產(chǎn)設備多，轉(zhuǎn)化率低等缺點。

在公開號為CN1948131中公開了一種磷石膏與硫磺結(jié)合制酸聯(lián)產(chǎn)水泥的工藝方法，是利用濕法磷酸生產(chǎn)所得廢渣磷石膏制取水泥硫酸，具體是指利用磷石膏制酸系統(tǒng)出回轉(zhuǎn)窯的低濃度SO₂氣體，該窯氣經(jīng)洗滌、凈化、干燥后，與硫磺制酸系統(tǒng)的高濃度SO₂氣體混合，配成8～9％的SO₂氣體濃度，采用先進的兩轉(zhuǎn)兩吸制酸流程制成硫酸，同時磷石膏在回轉(zhuǎn)窯中燒成為水泥熟料，經(jīng)研磨配料制成水泥。本發(fā)明能夠克服磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的技術缺陷或不足，可以采用先進的兩轉(zhuǎn)兩吸制酸流程，利用燃燒爐的高溫SO₂氣體，可簡化兩轉(zhuǎn)兩吸換熱流程，正常生產(chǎn)的尾氣可以不經(jīng)處理直接排空，降低了污染的可能，提高了硫的利用率，從而提高裝置的整體效益。

在公開號為CN101003422中公開了一種用磷石膏生產(chǎn)硫酸和水泥的新方法，該方法是將磷石膏和富含二氧化硅、三氧化鋁、氧化鐵的原料及煤按一定配比配料混勻粉磨后，加水制成塊狀物，然后采用隧道窯、輪窯、倒焰窯等塊狀燒結(jié)窯爐中進行焙燒，得到的燒結(jié)料經(jīng)過破碎粉磨包裝后即為水泥產(chǎn)品。窯爐產(chǎn)生的含二氧化硫的尾氣用來生產(chǎn)硫酸。本發(fā)明方法與已有的傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法相比，具有磷石膏中硫酸鈣還原率高，生產(chǎn)水泥煤耗低，水泥質(zhì)量高，窯爐尾氣二氧化硫濃度高，硫酸生產(chǎn)裝置的投資少，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。